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書

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書任務書一、研究背景和意義隨著全球能源危機和環(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)成為當今的熱點問題之一。光催化制氫是一種新型的清潔能源制備技術，在使用太陽能等可再生能源的前提下，通過光催化技術將水分解成氫氣和氧氣，以實現(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，不僅有著廣泛的應用前景，而且對于我們推動可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排，保護環(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)體復合物，進一步探究其在光催化水解制氫方面的應用，為清潔能源領域的研究提供一定的實驗依據(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、孔道連通性強等特點。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（如預處理溫度、煅燒溫度、濃度等）對其進行調(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)體復合物制備將制備得到的介孔硅膠與二氧化鈦進行混合，制備出具有優(yōu)異性能的介孔前驅(qū)體復合物。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合物，以尋找具有更優(yōu)化光催化性能的復合物體系。4.光催化水解制氫性能測試利用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)體復合物進行結(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)化復合物體系的途徑。三、預期成果研究的預期成果包括：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)體復合物。2.通過光催化波長跟蹤儀測試不同復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行分析，并提出優(yōu)化復合物體系的途徑。四、研究進度和計劃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行混合，制備出具有優(yōu)異性能的介孔前驅(qū)體復合物，并探究不同比例的復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)體復合物進行結(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合物的光催化水解制氫性能。五、經(jīng)費和材料支持本研究計劃預算總金額為20萬元，其中包括硅膠、二氧化鈦、實驗材料和光催化設備等所需材料的采購費用，實驗室設施維護費以及人員工資等費用。同時，本研究將得到實驗室技術和教師指導等支持。六、研究團隊本研究的主要研究人員是一批在化學、物理、材料等領域有深厚基礎知識、具有獨立科研經(jīng)驗的研究生，同時得到了學校實驗室提供的技術支持和教師的指導。研究團隊將充分結(jié)合各自的專業(yè)知識和研究經(jīng)驗，共同攻克難關，實現(xiàn)任務的順利完成。七、參考文獻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].大連理工大學碩士學位論文，2014.2.J.Liu,G.Deng.FabricationofhighlyefficientmesoporousTiO2microspheresbyasol?gelmethodwiththeassistanceofW/Oemulsion[J].Langmuir,2008,24(4):684-691.3.T.Wu,H.Oikawa,K.Awazu.HighlyactiveandstablemesoporousTiO