C、P掺杂石墨相C3N4的合成、表征及其催化性能研究开题报告

 2024-08-12 21:26:35

1. 本选题研究的目的及意义

近年来,随着环境污染和能源危机的日益加剧,光催化技术作为一种绿色、环保的解决方案,受到了学术界和工业界的广泛关注。

光催化技术利用太阳光等清洁能源,通过光催化剂的作用,将污染物降解或转化为无害物质,或将水分解产生氢气等清洁能源,具有巨大的应用潜力。


石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种新型的非金属半导体光催化剂,因其具有良好的化学稳定性、热稳定性、可见光响应性以及低成本等优点,近年来在光催化领域引起了广泛的关注。

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2. 本选题国内外研究状况综述

近年来,元素掺杂改性g-C3N4成为光催化领域的研究热点,国内外学者在C、P掺杂g-C3N4的合成、表征及性能研究方面取得了一系列进展。

1. 国内研究现状

国内学者在C、P掺杂g-C3N4的研究方面取得了一定的进展。

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3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以制备高性能C、P共掺杂g-C3N4光催化剂为目标,系统研究其合成条件、结构形貌、光电性质以及光催化性能之间的关系,并探讨其催化反应机理。

具体研究内容如下:
1.C、P共掺杂g-C3N4的制备:-采用简单易行的合成方法,如热聚合法、溶剂热法等,制备不同C、P掺杂浓度的g-C3N4样品。

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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,具体步骤如下:
1.材料制备:采用热聚合法或溶剂热法合成C、P共掺杂g-C3N4材料,通过控制反应温度、时间、原料比例等条件,制备不同C、P掺杂浓度的样品。


2.材料表征: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)、荧光光谱仪(PL)、瞬态光电流-时间曲线(TPC)等仪器对制备的C、P共掺杂g-C3N4材料进行表征,分析其晶体结构、形貌、光吸收性能、光生载流子分离效率等性质。


3.光催化性能测试:以有机染料(如罗丹明B、亚甲基蓝等)为目标污染物,在可见光照射下进行光催化降解实验,考察C、P共掺杂g-C3N4的光催化活性。

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5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面:
1.合成方法的创新:本研究将探索新的C、P共掺杂g-C3N4的合成方法,通过优化合成条件,制备形貌和结构可控的C、P共掺杂g-C3N4材料。


2.掺杂比例的优化:系统研究不同C、P掺杂比例对g-C3N4光催化性能的影响,确定最佳的掺杂比例,以获得高效的C、P共掺杂g-C3N4光催化剂。


3.机理研究的深入:结合多种表征手段和理论计算,深入探讨C、P共掺杂对g-C3N4能带结构、光吸收性能、光生载流子分离效率等方面的影响机制,揭示C、P共掺杂g-C3N4光催化性能增强的根本原因。

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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] 刘守新, 刘江, 韦岳长. g-C3N4光催化材料改性及应用研究进展[J]. 化学与生物工程, 2022, 39(10): 18-26.

[2] 刘洋, 李文, 吴春笃, 等. 磷掺杂石墨相氮化碳的制备及其光催化降解性能[J]. 环境工程学报, 2021, 15(12): 3742-3751.

[3] 孙浩, 张静, 赵丽, 等. 碳掺杂介孔g-C3N4的制备及其可见光催化性能[J]. 功能材料, 2020, 51(10): 10108-10114.

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