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文檔簡介
以介孔前驅(qū)體合成二氧化鈦及其光催化水解制氫的研究的任務(wù)書任務(wù)書一、研究背景和意義隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的不斷加劇,開發(fā)新能源和清潔能源已經(jīng)成為當(dāng)今的熱點(diǎn)問題之一。光催化制氫是一種新型的清潔能源制備技術(shù),在使用太陽能等可再生能源的前提下,通過光催化技術(shù)將水分解成氫氣和氧氣,以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的清潔能源生產(chǎn)。因此,開展以介孔前驅(qū)體合成二氧化鈦及其光催化水解制氫的研究,不僅有著廣泛的應(yīng)用前景,而且對于我們推動可持續(xù)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,保護(hù)環(huán)境也意義重大。本研究旨在通過與合成介孔前驅(qū)體,制備具有優(yōu)異催化性能的二氧化鈦--介孔前驅(qū)體復(fù)合物,進(jìn)一步探究其在光催化水解制氫方面的應(yīng)用,為清潔能源領(lǐng)域的研究提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。二、研究內(nèi)容和方案1.介孔前驅(qū)體合成介孔前驅(qū)體是制備具有優(yōu)異性能的二氧化鈦--介孔前驅(qū)體復(fù)合物的重要步驟。硅膠作為介孔前驅(qū)體的常用材料,具有較高的比表面積、孔徑分布均勻、孔道連通性強(qiáng)等特點(diǎn)。本研究將采用硅膠作為介孔前驅(qū)體,通過變化模板、表面處理以及溶液pH值等方法,制備出具有合適孔徑、孔道分布均勻的介孔硅膠。2.二氧化鈦制備制備得到的介孔硅膠將用于制備二氧化鈦。本研究采用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦,并通過不同的制備條件(如預(yù)處理溫度、煅燒溫度、濃度等)對其進(jìn)行調(diào)控,在保證其晶體結(jié)構(gòu)的同時,確保其具有良好的光催化水解制氫性能。3.二氧化鈦--介孔前驅(qū)體復(fù)合物制備將制備得到的介孔硅膠與二氧化鈦進(jìn)行混合,制備出具有優(yōu)異性能的介孔前驅(qū)體復(fù)合物。同時,還將通過不同比例的介孔硅膠和二氧化鈦,調(diào)制不同催化性能的復(fù)合物,以尋找具有更優(yōu)化光催化性能的復(fù)合物體系。4.光催化水解制氫性能測試?yán)肬V-Vis吸收光譜、X射線衍射、透射電子顯微鏡等手段對制備得到的介孔前驅(qū)體復(fù)合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和性能測試,并利用光催化波長跟蹤儀來測試不同復(fù)合物的光催化水解制氫性能。同時,將探究不同因素對其光催化性能的影響,以尋求優(yōu)化復(fù)合物體系的途徑。三、預(yù)期成果研究的預(yù)期成果包括:1.成功合成出具有優(yōu)異催化性能的二氧化鈦--介孔前驅(qū)體復(fù)合物。2.通過光催化波長跟蹤儀測試不同復(fù)合物的光催化制氫性能,探究不同因素對催化效果的影響。3.對不同因素對催化性能的影響進(jìn)行分析,并提出優(yōu)化復(fù)合物體系的途徑。四、研究進(jìn)度和計(jì)劃1.介孔前驅(qū)體合成。時間:3月制備介孔硅膠,優(yōu)化制備條件,得到符合要求的介孔硅膠前驅(qū)體材料。2.二氧化鈦制備。時間:5-7月掌握溶膠-凝膠法制備二氧化鈦的基本原理和方法,并探究不同制備條件下制備得到的二氧化鈦的性質(zhì)和性能。3.二氧化鈦--介孔前驅(qū)體復(fù)合物制備。時間:9-12月將制備得到的介孔硅膠和二氧化鈦進(jìn)行混合,制備出具有優(yōu)異性能的介孔前驅(qū)體復(fù)合物,并探究不同比例的復(fù)合物對光催化水解制氫的影響。4.光催化水解制氫性能測試。時間:12-18月通過利用UV-Vis吸收光譜、X射線衍射、透射電子顯微鏡等手段對制備得到的介孔前驅(qū)體復(fù)合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和性能測試,利用光催化波長跟蹤儀來測試不同復(fù)合物的光催化水解制氫性能。五、經(jīng)費(fèi)和材料支持本研究計(jì)劃預(yù)算總金額為20萬元,其中包括硅膠、二氧化鈦、實(shí)驗(yàn)材料和光催化設(shè)備等所需材料的采購費(fèi)用,實(shí)驗(yàn)室設(shè)施維護(hù)費(fèi)以及人員工資等費(fèi)用。同時,本研究將得到實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和教師指導(dǎo)等支持。六、研究團(tuán)隊(duì)本研究的主要研究人員是一批在化學(xué)、物理、材料等領(lǐng)域有深厚基礎(chǔ)知識、具有獨(dú)立科研經(jīng)驗(yàn)的研究生,同時得到了學(xué)校實(shí)驗(yàn)室提供的技術(shù)支持和教師的指導(dǎo)。研究團(tuán)隊(duì)將充分結(jié)合各自的專業(yè)知識和研究經(jīng)驗(yàn),共同攻克難關(guān),實(shí)現(xiàn)任務(wù)的順利完成。七、參考文獻(xiàn)1.汪冰.簡潔高效的介孔二氧化鈦光催化劑的合成與性能研究[D].大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2014.2.J.Liu,G.Deng.FabricationofhighlyefficientmesoporousTiO2microspheresbyasol?gelmethodwiththeassistanceofW/Oemulsion[J].Langmuir,2008,24(4):684-691.3.T.Wu,H.Oikawa,K.Awazu.HighlyactiveandstablemesoporousTiO
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