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

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(wèn)題的不斷加劇，開(kāi)發(fā)新能源和清潔能源已經(jīng)成為當(dāng)今的熱點(diǎn)問(wèn)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(yáng)能等可再生能源的前提下，通過(guò)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(kāi)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(duì)于我們推動(dòng)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(guò)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?jī)?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(guò)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(guò)不同的制備條件（如預(yù)處理溫度、煅燒溫度、濃度等）對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，在保證其晶體結(jié)構(gòu)的同時(shí)，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(shí)，還將通過(guò)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(cè)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(duì)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(cè)試，并利用光催化波長(zhǎng)跟蹤儀來(lái)測(cè)試不同復(fù)合物的光催化水解制氫性能。同時(shí)，將探究不同因素對(duì)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(guò)光催化波長(zhǎng)跟蹤儀測(cè)試不同復(fù)合物的光催化制氫性能，探究不同因素對(duì)催化效果的影響。3.對(duì)不同因素對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)光催化水解制氫的影響。4.光催化水解制氫性能測(cè)試。時(shí)間：12-18月通過(guò)利用UV-Vis吸收光譜、X射線衍射、透射電子顯微鏡等手段對(duì)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(cè)試，利用光催化波長(zhǎng)跟蹤儀來(lái)測(cè)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(wàn)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(gòu)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(shí)，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(shí)、具有獨(dú)立科研經(jīng)驗(yàn)的研究生，同時(shí)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(shí)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(jiǎn)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