論文開題：鈮鉭系類層狀納米復(fù)合材料的制備和光催化制氫研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告

課題名稱 鈮鉭系類層狀納米復(fù)合材料的制備和光催化制氫研究

1、本課題的的研究目的和意義：
研究目的是解決當(dāng)今人類面臨的煤、石油等化石能源日益枯竭的危機(jī),尋找新的能源替代物。不僅如此,石油等化石能源的使用會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。為了維護(hù)人類的長遠(yuǎn)利益,社會的可持續(xù)性發(fā)展,有必要開發(fā)新的替代能源。氫能,是未來社會的理想能源,因?yàn)樗娜紵a(chǎn)物是水,是一種對環(huán)境友好、不會帶來任何污染的能源。它具有清潔、高效、安全、可貯存、可運(yùn)輸和可再生等許多優(yōu)點(diǎn)。太陽能是一種取之不盡、用之不竭的自然資源。利用太陽能光解水制氫是利用太陽能的最好方法之一。制得的氫氣不但可以直接作燃料,而且有望成為汽車、火車等動力來源,并可制作環(huán)保電池,成為電動汽車的動力電源。
太陽能光解水的關(guān)鍵是制備具有高活性的光催化劑。層狀化合物光催化劑是一類結(jié)構(gòu)類似于云母、粘土的層狀半導(dǎo)體金屬氧化物,由于其層間可以進(jìn)行修飾,使其作為反應(yīng)場,產(chǎn)
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原理研究工作以促進(jìn)這一領(lǐng)域的發(fā)展。另一方面, 現(xiàn)有光催化材料的光響應(yīng)范圍窄, 量子轉(zhuǎn)換效率低, 太陽能利用率低, 依然是制約光催化材料應(yīng)用的瓶頸。尋找和制備高量子效率光催化材料是實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)換的先決條件, 也是光催化材料研究者所需要解決的首要任務(wù)之一
為了在能量轉(zhuǎn)換時獲得高效率"利用半導(dǎo)體粒子的表面改性以延緩光生電子和空穴的快速復(fù)合"提高電荷的轉(zhuǎn)移效率是必要的"同時提高半導(dǎo)體對污染物吸附也是提高半導(dǎo)體光活性很重要的手段.層狀化合物的層間區(qū)半導(dǎo)體催化劑的摻雜是一種正在興起的方法"它可以用來制備含有基質(zhì)層和層間超細(xì)半導(dǎo)體粒子的納米復(fù)合材料$這種復(fù)合材料是利用層間插入反應(yīng)修飾層狀化合物"因而為制備新型的光催化材料提供了廣闊的技術(shù)空間和應(yīng)用前景
3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
本課題研究光催化劑的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)之間的關(guān)系，探討反應(yīng)機(jī)理及光催化活性，通過高溫固相反應(yīng)制備得到KSr2Ta*Nb3-*O10系列。并通過質(zhì)子交換，金屬Cd2+和Pb2+沉積對所得到的層狀鈣鈦礦型化合物進(jìn)行改性，合成了HSr2Ta*Nb3-*O10/(Cd2+、Pb2+)系列層狀鈣鈦礦型納米復(fù)合材料，以得到具有高光催化制氫活性的光催化劑。通過理論計算，*-射線衍射、ED*、SEM、紫外可見分光光度計等一系列手段，研究光催化劑的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)之間的關(guān)系，探討反應(yīng)機(jī)理及光催化活性。
成果形式：產(chǎn)品、論文
4、 擬解決的關(guān)鍵問題：
硫化物作為一類光催化材料具有合適的帶隙和良好的光催化分解水產(chǎn)氫活性, 然而這一類催化材料大多光穩(wěn)定性差, 在光輻照下容易發(fā)生光腐蝕, 因而限制了這一類光催化材料的應(yīng)用。而層狀化和物可以保護(hù)它不易受光照，所在層間就不易發(fā)生光腐蝕，同時還可以增加光催化效果，改良催化劑性質(zhì)。
另外在給反應(yīng)物料高溫反應(yīng)時應(yīng)注意控制加熱溫度跟加熱時間，這直接關(guān)系到反應(yīng)進(jìn)行程度和反應(yīng)物的原子匹配程度，同時借助工具及時測生成物的原子匹配以及時改進(jìn)。
研究思路、方法和步驟：
通過高溫固相反應(yīng)制備出半導(dǎo)體氧化物KSr2Ta*Nb3-*O10。對半導(dǎo)體氧化物進(jìn)行質(zhì)子交換，得到HSr2Ta*Nb3-*O10，然后對其進(jìn)行柱撐、層插、固化等一系列手段制備出HCa2Nb3O10/（CdS、PbS）層狀納米光催化復(fù)合材料。
對所得催化劑通過理論計算，*-射線衍射、ED*、SEM、紫外可見分光光度計等一系列手段，研究光催化劑的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)之間的關(guān)系，探討反應(yīng)機(jī)理及光催化活性。

6、本課題的進(jìn)度安排：
2011-11-1 至 2012-1-13 完成實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)部分
2012-2-12至2012-5-1完成實(shí)驗(yàn)的論文部分
7、參考文獻(xiàn)：
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[2] Asahi R, Morikawa A, Riahi K. The hydrgen economy in the 21 century: a sustainable development scenario [J]. Int J Hydrogen Energy. 2003, 28:267—284
[3] Yu Jimmy C, Wang *inchen, Fu *ianz ……（未完，全文共5384字，當(dāng)前僅顯示1891字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：鈮鉭系類層狀納米復(fù)合材料的制備和光催化制氫研究》）