模板法合成稀土掺杂二氧化钛纳米管研究（开题报告）.doc

毕业设计（论文）开题报告

1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）
纳米材料是21世纪的新材料，其概念在上世纪中叶被科学界提出后得到广泛重视和深入发展。现在，纳米材料己经在国防、电子、冶金、化学、医学等领域展示出良好的应用前景，是当今新材料研究中最富有活力、社会发展有着重要影响的研究对象。
纳米TiO2作为一种新型无机半导体材料，由于其优良的性能、多样的用途、广阔诱人的应用前景，对它的研究早在上个世纪70年代就己经开展，至今方兴未艾。目前，对TiO2纳米粉体和纳米薄膜的研究较为普遍，而有关TiO2纳米管的报道不多。TiO2纳米管比纳米粉体、薄膜具有更大的比表面积，因而具有更高的表面能，可望在广泛的实际应用领域具有更优良的性质。因此对TiO2纳米管的研究是一个既有理论意义又极具应用价值的课题。
随着科技和观念的进步，世界范围内的环境污染问题越来越受到广泛关注和重视。在水体的污染中，表面活性剂是主要的直接污染源之一，因为它广泛地应用于工业和生活中。一些表面活性剂进入水体后，难于被细菌降解，而且它是两亲分子，能使其它不溶于水的物质分散于水体，并随水流迁移，造成地表水的严重污染。目前，去除表面活性剂的方法主要有：泡沫分离法、絮凝分离法、吸附法等，但它们对低浓度表面活性剂废水的处理效果均不能令人满意。采用纳米TiO2光催化降解表面活性剂已日益引起人们的关注。
1972年日本学者Fujishima和Honda报道了在光电池中受辐射的TiO2可以持续地致使水分解产生H2，这一发现激起了许多科技工作者的注意。1977年，Kaman等利用这一原理来分解水中的污染物，取得了满意的效果。此后，人们对TiO2光催化进行了深入的研究。近十年来，以纳米TiO2作为光催化剂降解有机污染物的研究已成为热点，它以其价廉无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好而最为常用，诸如水和空气的净化，细菌和病毒的破坏，癌细胞的失活，异味的控制，水的光解，固氮及石油泄漏的清除等方面得到广泛的应用。
TiO2的应用也有其自身的局限性：其禁带宽约3.2eV，有激发产生电子－空穴对需用(近)紫外线光；电荷载流子复合速率很快，一般发生在皮秒和纳秒的时间尺度范围内，光催化活性不高；对光（特别是可见光）的利用率比较低。因此，制备高活性光催化剂的关键是如何减少光生电子与空穴的复合几率以及扩展到TiO2对可见光的吸收范围。目前，提高光催化性能主要采用稀土元素掺杂、过