类石墨相氮化碳(g-C3N4)光催化剂的制备与性能的研究开题报告

 2024-07-26 17:15:06

1. 本选题研究的目的及意义

近年来,随着工业化的快速发展,环境污染问题日益严峻,其中水污染和能源短缺成为了全球关注的焦点。

半导体光催化技术作为一种绿色环保的技术手段,利用太阳能将污染物降解或转化为清洁能源,为解决上述问题提供了promising的解决方案。

类石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型的非金属有机半导体光催化剂,因其独特的电子能带结构、优异的化学稳定性、低廉的成本和环境友好等优点,在光催化领域引起了广泛关注。

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2. 本选题国内外研究状况综述

近年来,国内外学者对g-C3N4光催化剂的研究取得了丰硕的成果。

在制备方面,发展了多种合成方法,例如热聚合法、溶剂热法、模板法等,并通过形貌控制、元素掺杂、异质结构构建等策略实现了g-C3N4光催化性能的有效提升。

在应用方面,g-C3N4光催化剂已广泛应用于光催化降解有机污染物、光催化分解水制氢、光催化CO2还原等领域。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究的主要内容包括以下几个方面:1.类石墨相氮化碳的制备:采用热聚合法、溶剂热法等方法制备g-C3N4光催化剂,并通过控制反应条件,调控g-C3N4的形貌结构、比表面积和光学性质。

2.类石墨相氮化碳的表征:采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱仪(UV-VisDRS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等手段对制备的g-C3N4光催化剂进行表征,分析其晶体结构、形貌特征、光吸收性能和化学组成。

3.类石墨相氮化碳的光催化性能研究:以典型有机污染物为目标降解物,评价g-C3N4光催化剂的光催化降解性能;以水制氢为目标反应,评价g-C3N4光催化剂的光催化分解水制氢性能。

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4. 研究的方法与步骤

本研究将采用实验研究与理论分析相结合的方法。

1.文献调研阶段:查阅国内外相关文献,了解g-C3N4光催化剂的研究现状,包括制备方法、改性策略、光催化机理以及应用领域等,为本研究提供理论基础和实验依据。

2.材料制备阶段:采用热聚合法、溶剂热法等方法制备g-C3N4光催化剂。

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5. 研究的创新点

本研究的创新点在于:1.采用新的制备方法或改性策略,制备具有更高比表面积、更优异光吸收性能和更高光催化活性的g-C3N4光催化剂。

2.将g-C3N4光催化剂应用于新型污染物的降解或其他光催化反应,拓展其应用领域。

3.深入研究g-C3N4光催化剂的构效关系,揭示其光催化反应机理,为设计和合成更高效的g-C3N4光催化剂提供理论指导。

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6. 计划与进度安排

第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲

第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文

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7. 参考文献(20个中文5个英文)

[1] 王心怡,张莉,王亮,等. g-C3N4/BiOCl S型异质结光催化剂的构建及其性能研究[J]. 人工晶体学报, 2021,50(10):1927-1936.

[2] 冯金玲,张乐,李亚峰,等. g-C3N4/BiOBr复合光催化剂的制备及其光催化降解环丙沙星性能研究[J]. 环境化学, 2021,40(5):1483-1493.

[3] 刘畅,张中伟,李巧玲,等. 二维黑磷/类石墨相氮化碳复合材料的制备及其光催化性能[J]. 无机材料学报, 2020,35(4):423-431.

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