g-C3N4的制备及其光催化合成H2O2的研究任务书

 2022-01-06 08:01

全文总字数:1897字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

近些年来,随着化石能源的大量消耗,面对日益短缺的能源储量和能源需求的增加,急需开发新的可再生能源能源来替代化石能源。过氧化氢(H2O2)是一种具有广泛应用前景的高能产品,不仅可以用于有机合成,环境修复和医疗卫生等领域,作为氧化剂和还原剂,而且还是一种具有前途的新型液体燃料,因此,受到越来越多的关注。目前,已采用许多方法来大规模生产H2O2,包括电化学合成,醇氧化和蒽醌自氧化等。但是,这些方法通常需要消耗大量的能量和有机溶剂。此外,有机杂质会污染所产生的H2O2并增加提取难度。为了满足对H2O2的需求并消除常规生产方法的缺点,研究开发光催化生产H2O2,是绿色,可持续和有前途的合成技术,因为它使用水和氧气作为原材料,并使用太阳光作为能源,将太阳能转化为化学燃料。

研究发现H2O2可以通过半导体光催化过程生产,TiO2和改性的TiO2可以作为有效的光催化剂用于生产H2O2。但是,由于它们的宽带隙,它们的光响应仅限于占太阳光谱的4%的紫外光区,光的利用效率很低。最近,有研究发现石墨状的氮化碳(g-C3N4)可以在可见光照射下在水/醇混合物中有效产生H2O2,g-C3N4具有类似于石墨和不含金属的聚合物n型半导体,带隙约为2.7 eV,对应于460nm的光波长,因为它的导带(CB)位置(相对于NHE为-1.3V)位于适当位置以促进O2的还原(-0.28V vs. NHE)而价带(VB)电位(1.4V vs. NHE)低于大多数金属半导体VB电位可以有效防止氧化分解H2O2,这使其成为潜在的光催化剂候选物用于生产H2O2

本论文拟将以尿素,三聚氰胺等为原料,通过一步热聚合煅烧法合成可见光催化剂g-C3N4。研究不同前驱体合成g-C3N4光催化剂光催化合成H2O2性能。基于H2O2对不同光,热,酸碱等条件敏感性,本研究探讨不同反应条件下对H2O2光催化合成的影响;优化光催化合成效率,同时研究最优反应条件下对H2O2光催化合成速率与相应分解速率的情况,进而推测光催化合成过程中H2O2形成机理。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1)论文主要任务及要求:

1. 探讨不同反应体系下对H2O2光催化合成的影响;

2. 研究最优反应条件下对H2O2光催化合成速率与相应分解速率的情况,进而优化合成H2O2性能;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

(1)第一周至第二周 查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需条件,进而确定方案,完成开题报告;

(2)第三周至第八周 研究光催化合成H2O2的主要影响因素,优化合成条件;

(3)第九周至第十四周 探讨不同g-C3N4光催化剂的光催化合成H2O2性能;

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4. 主要参考文献

1. Burek, Bastien O., et al. "Kinetic effectsand oxidation pathways of sacrificial electron donors on the example of thephotocatalytic reduction of molecular oxygen to hydrogen peroxide overilluminated titanium dioxide." Catalysis Today 335 (2019): 354-364.

2.Burek B O, Bahnemann D W, Bloh J Z. Modeling and optimizationof the photocatalytic reduction of molecular oxygen to hydrogen peroxide over titaniumdioxide[J]. ACS Catalysis, 2019, 9(1):25-37.

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