开题报告模板 - 图文

塔里木大学

毕业论文（设计）开题报告

课题名称 新疆尉犁蛭石负载TiO2 催化剂的制备及性能研究

学生姓名 薛东虎 学 号 7071210130 所属学院 生命科学学院 专 业 化学工程与工艺 班 级 化工14—1班 指导教师 田维亮老师 起止时间 2013年8月—2014年5月

塔里木大学教务处

填表说明

一、 本表为本科生进入论文课题研究前的论证依据。 二、 表中第一、二、三、四项由本科生在指导教师指导下填

写，第五项由指导教师填写。

三、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在

接到“毕业任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。

四、开题报告要求字数在3000字以上，由学生在本报告册

内填写，页面不够可自行添加。并用A4纸打印 五、每个毕业论文（设计）课程须提交开题报告一试三份，

一份学生本人存留，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。

一、立论依据

1.1 蛭石负载TiO2光催化的开发前景与方向 1.1.1 研究的目的及意义 我国的蛭石资源十分丰富，其矿物相对较纯，主要分布在新疆、河北、内蒙等地，其中新疆的储量最大，占全国的95%以上，属于优势非金属矿种，但是我国对蛭石的研究还很薄弱，应用比较单一。因此，开展对蛭石的基础研究，拓展蛭石的用途范围，对人们生活质量的提高和生存环境的改善具有着极其重要的实际意义。新疆尉犁蛭石矿质量好，片径大。目前主要用于生产膨胀蛭石，用作保温材料或用于农业土壤改良和园艺，少部分用来生产轻质保温防火板和填料[2]。国内学者除对该矿的地质学、矿床学、矿石学、矿物学和晶体化学己进行了较深入的研究[3,4]外，还对其应用的基础理论和技术开发也开展了大量工作。基于新疆蛭石较好的阳离子交换能力、层间膨胀能力、吸附能力和很好的保温、隔热性能等特点，可应用作光催化剂的载体，以解决光催化剂易团聚、难回收等问题。但目前国内外用蛭石作为光催化剂TiO2的载体的文章鲜有报道。 1.1.2 国外研究现状分析 水作为各种生命赖以生存的主要资源之一，随着人类活动的加剧，污染日渐严重，可利用水资源储量越来越匮乏。保护现有可利用的水资源，净化处理已被污染的水体是世界各国政府及研究学者研究的热点。在长期的探索中，人们发现生物化学法和光化学法对改善环境质量和净化废水最为有效。自1972年Fujishima和Honda[18]报道有关二氧化钛（TiO2）电极上光催化分解水的现象以来，一个以TiO2 为代表的崭新的领域——光催化越来越受到人们的重视。 1.1.2 立论依据 TiO2因其具有价廉、无毒、能耗低、对环境友好、氧化能力强、催化活性高、降解范围广、降解完全等优点，使TiO2光催化技术在处理有机废水、净化空气、抗菌、防雾等领域有着广阔的应用前景[19,20]。光催化反应由物理吸附和化学反应两个过程组成，首先通过物理吸附将有机物固定到催化剂的表面；然后，TiO2受到光激发产生电子-空穴对，将有机物氧化分解成无害物质。而TiO2本身吸附能力较差，无法有效吸附有机物，从而影响了其催化降解的速率，并且TiO2作为催化剂在实际应用中存在易团聚、难回收等问题，严重制约TiO2的广泛应用。如何克服这些问题，[1]

以提高TiO2的光催化效率，引起了研究人员的广泛关注[21]。目前，将TiO2负载到某一载体上制成复合光催化材料逐渐成为国内外研究的热点。 蛭石是一种天然、无毒的含水铁镁硅酸盐类矿物质，由黑云母、金云母、绿泥石等矿物被风化或热液蚀变后而形成的再生粘土矿物。与蒙脱土相比，蛭石具有较好的阳离子交换能力、层间膨胀能力、吸附能力和良好的保温、隔热性能，引起了国内外研究者们对蛭石的高度重视。目前有关有机蛭石的制备、结构及应用等方面，已有大量报道[22，23]，但是关于TiO2/蛭石复合材料的研究鲜有报道[21,24,25]。 1.2 TiO2的载体的选择 负载载体选择对于TiO2的光催化效率的提高有着重要的作用。经大量研究发现，光催化剂的载体除了具有一般载体所要求的比表面积大、稳定性能好、易于分离外，还必须具备以下几个条件[5,6]：（1）机械强度大；（2）与催化剂不发生化学反应；（3）与催化剂有一定的粘合力；（4）具有层状或多孔结构；（5）粒径小、分散性好；（6）能尽可能多的被照射而激活以发挥催化作用。因TiO2的光催化降解的对象多是有机物，所以载体一般选择无机材料。常见的TiO2负载的载体主要有玻璃类[7]，陶瓷类[8,9]，金属类，活性炭[10]和粘土类等。根据TiO2的光催化降解对象和应用，负载载体的选择也不同。玻璃类具有良好的透光性、形状易加工性，但因其比表面积小，可负载TiO2的量较低，不利于光催化活性的提高[11]；陶瓷类具有着多孔结构和大的比表面积等优点；金属类具有良好的可加工性，但是金属中的离子如Fe3+、Cr3+会降低TiO2的光催化活性[12]；粘土类具有比表面积大、荷电、优异的吸附和离子交换等物理化学性能且来源广泛、储量丰富、加工工艺简单等优点，而成为TiO2的较好载体。蛭石自身具有较大的比表面积、良好的吸附性能和层间阳离子的可交换性等优点有望成为TiO2的一种理想的载体[13,14]。通过负载，不但可以实现TiO2的固载，而且可利用蛭石对有机污染物的良好吸附性能提高TiO2对有机污染物的光降解效果。 1.3 蛭石的结构、性能及应用 1.3.1 蛭石的结构 蛭石是一种结构单元层为2∶1型、层间具有水分子及可交换性阳离子的三八面体和二八面体的铝硅酸盐。蛭石化学式[15]为:(Mg,Ca)0.3～4.5(H2O)n{(Mg,Fe,Al)3[(Si,Al)4O10](OH)2}。其单位化学式带有0.6～0.9单位的负电荷。四面体片层中的Si4+可以被Al3+或Fe3+置换，一般Al3+可以置换1/3～1/2的Si4+，也可能是Fe3+置换Si4+，