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课题申报人:吴敏(101008905)     课题所属专业:化学工程与工艺
课题选择情况:指定学生  廖咸斌(19120115) ;
课题名称: 改性铋基材料用于光催化降解抗生素
课题性质: 毕业论文
课题来源:科研
课题类型: 应用研究(含实验、实证、试验研究)
社会实践中完成:
是否新题目:
题目分类(二):
毕业设计起讫时间: 2023.1至2023.6
毕业设计工作地点: 九龙湖校区化工老楼
难易度:
课题具体任务:

为了消除环境中的污染物,人们采用了各种物理、化学和生物后处理和预处理技术。目前,水环境中抗生素的处理方法主要包括生物降解、吸附、膜处理和化学处理.然而,这些传统方法在实际应用方面或多或少存在限制因素,如成本高、处理效果不稳定、易带来二次污染等。光催化技术在降解抗生素中的应用逐渐受到广泛关注。光催化是环境应用最令人兴奋的发展之一,因为它具有高效率、有利的降解和环境友好性。

光催化技术的核心是光催化剂,目前已经有很多光催化剂被成功开发,如氧化物、硫化物、铋系半导体、层状双氢氧化物、聚合物半导体、金属有机骨架材料以及共价有机骨架材料等。其中铋系半导体因为低毒性以及低放射性得到了高度的关注。除此之外,我国具有丰富的铋资源(我国拥有全世界 70%的铋资源),因此合理地开展有关铋系半导体方面的研究(如将铋系半导体用于环境和能源领域)具有重要的意义。其次,由于 Bi 具有独特的外层电子构型(6s2),铋系半导体的禁带宽度一般都相对较小,吸收边界往往位于可见光区域,因此具有可见光吸收能力。与此同时,铋系半导体的价带是由 Bi 6s O 2p 轨道杂化而成,因此铋系半导体具有强氧化能力。到目前为止,多种铋系半导体已经被成功合成,其中钨酸铋(Bi2WO6)以及钼酸铋(Bi2MoO6)(Bi2MO6M=W, Mo))是一类具有相同晶体结构的铋系半导体,且它们因为具有独特的物理化学属性以及能带结构受到了科学工作者的广泛关注。虽然铋基光催化剂独特的物理化学属性使其具有优异的光催化性能,但光响应范围窄,载流子分离效率低以及表面催化反应速率慢等问题在一定程度上限制了铋基光催化材料的实际应用。因此需要通过改性来提高 铋基光催化的催化性能,从而拓宽其应用领域。

课题难易程度及作为毕业设计(论文)选题的可行性:

近六年课题组一直围绕水处理高级氧化技术研究,对掺杂型催化剂制备、光催化等高级氧化技术降解多种行业废水及其反应机理积累了丰富实验数据与成熟工艺,获得挑战杯全国金奖。1、完成改性铋基催化剂的选择,可对其进行活性金属离子的掺杂,或者构建异质结来改善活性,实现光催化性能的最大提升。

2、参与催化剂的一些基础表征,如固体紫外光谱测试,红外光谱,X射线粉末衍射仪等仪器使用。并根据表征数据,简单掌握一些软件的操作及使用,如Origin,3DMax等。

3、将制备的催化剂应用于抗生素的降解,并探究其降解机理。

完成论文报告书1份。

已具备的条件(经费、设备及指导人力)和存在的困难:

1、已建立抗生素类药品定量分析、COD分析、紫外可见光分析等检测方法。

2、实验室已具备所需的常规仪器,如移液枪、马弗炉、紫外可见分光光度计、COD测试仪、蠕动泵、离心机、水浴锅,恒温干燥箱等,满足日常实验所需条件。

3、已完成部分催化剂制备的基础工作。采用TEM、XRD、FT-IR等表征手段,分析催化剂本体及表面的化学组成、物相结构、形貌等。

4、对抗生素类的水质特征已经有了进一步认识,包括废水的初始COD、一部分抗生素紫外可见光检测等方面。

教学要求与工作计划:

起止日期

工作内容

202312-20243

文献查阅,整理新型的钙钛矿催化剂及制备方法,了解降解废水的技术

20244

改性钙钛矿催化剂制备、表征及优化工艺反应条件,对催化剂进行基础的结构表征

20245

探究钙钛矿催化剂对某种抗生素废水的光芬顿反应机理,

20246

抗生素废水降解检测以及优化处理工艺,数据整理,撰写论文,准备答辩


备注(如果该毕业设计选题来源于省部级以上纵向课题,请注明项目名称与级别):
其他指导教师:张进(101007518)
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