TiO2PbO2电极的制备及其催化性能的研究-开题报告

SJ003-1 届毕业设计（论文）开题报告二级学院： 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 职 称： 课题名称TiO2/PbO2电极的制备及其催化性能的研究课题类型 毕业设计 毕业论文起止时间开题报告（毕业设计：含课题来源及现状、设计要求、工作内容、设计方案、技术路线、预期目标、时间安排及参考文献等。字数为3000以上。）（毕业论文：含课题来源、研究价值，国内外研究现状，研究内容，研究方法，研究思路，论文提纲，预期目标，时间安排及参考文献等。字数为3000以上。）一 本文研究背景 电催化氧化技术因其处理设备小、操作简单、易实现自动化、无二次污染等优点，在有机废水处理上备受关注。该技术是通过电极催化产生氧化性极强的羟基自由基，从而能够有效地降低有机物。TiO2因其价格低廉、无毒、性质稳定、催化活性高和光电性质优良等优点而受到人们广泛的关注，但因其受到较宽的能带隙和较高电阻的限制，使其光电催化性能受到严重的影响。为了克服这些缺陷，通常会对TiO2内部或者表面进行修饰改性以达到改善其光学性能、电学性能和催化性能等目的。-PbO2是一种有着广发用途的金属材料，具有较高的析氧超电势且廉价易得，在电化学处理难降解有机废水方面有着重要的应用前景。采用将PbO2电沉积在TiO2电极上修饰TiO2电极，该方法具有成本低、效率高、方法简便等优势。二 研究现状 在TiO2光催化技术发展的最初阶段，TiO2是以粉体分散相悬浮在溶液中作为催化剂的，这种体系被称为悬浮体系。悬浮体系较为简单方便，而且TiO2粉体的比表面积较大，与反应物充分接触，受光也比较充分，所以光解效率较高。但是TiO2光催化剂的粉末很小，在水溶液中容易凝聚，所以在光催化过程中需要连续搅拌，并且在光照之后不易分离回收，会对水体造成二次污染。人们开始将目光转向将TiO2颗粒做成薄膜固定到基质上或吸附于载体上的固定相催化剂的研究。固定相光催化剂稳定性强，操作简单方便，可以重复使用，解决了悬浮体系中光催化剂分离回收困难的问题。常用的TiO2薄膜制备方法主要有液相沉积法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、磁控溅射法、阳极氧化法、微弧氧化法等方法。液相沉积法只需要在适当的反应液中浸入基片，在基片上就会沉积出氧化物或氢氧化物的均一致密薄膜。成膜过程不需要热处理，不需要昂贵的设备，操作简单，可以在形状复杂的基片上制膜。但是液相沉积法只能用于在表面有OH-的基片上成膜，所以基片表面状况极大地影响氧化物的析出过程。 PbO2电极因其具有较高的析氧电位、良好的耐腐蚀性能和较低的价格在工业应用中是许多种极材料，如DSA、铅、钛镀铂等所无法取代的。但PbO2坚硬致密，电沉积畸变大，具有陶瓷制品特有的脆性，故其在温度超过60的H2SO4介质中使用时，-PbO2很容易破裂，从基材脱落，造成电极失活。本文在电沉积PbO2过程中加入纳米级TiO2。大大降低了镀层PbO2，的脆性和畸变，使其在温度为90的H2SO4介质中使用，不与基材脱落，而是自然损耗。三 研究的主要内容 利用阳极氧化法在纯钛表面制备TiO2电极，然后在TiO2电极表面电沉积PbO2，制备出TiO2/PbO2电极。利用XRD分析电极晶体结构，采用FESEM对电极的表面形貌进行表征，采用电化学阻抗谱(EIS)方法研究电极的导电性。通过甲基橙电催化降解实验，考察电极的性能；同时通过改变溶液初始pH值、电压、电解质加入量等条件，探讨影响甲基橙降解效率的因素。四 研究方法 文献研究法：一是登录中国期刊网、万方数据库、查阅了大量和本文相关的文章；二是登录相关外文数据库，查阅相关研究的文献；三是登录相关网站，搜索相关资料。对文献进行梳理整合，提出研究要解决的基本问题和初步构思。调查（访谈）研究法：为验证构思，深入进行调研，要求与本论文相关的参与访谈，深入探索论文提出的问题访谈法主要是对构思进行初步验证及进一步的调整，并为下一步的进一步研究收集信息，为课题研究工作的顺利开展奠定基础。五 技术路线：阅读（取舍、归纳）通过教材、文献、网络搜集资料确定题目（可行性） 定稿及论文扫尾工作（老师指导）答辩准备答辩（本人）三稿（补充资料，老师指导）及论文的可行性二稿（补充资料，老师指导）初稿（老师指导）调研（实习）写作大纲（老师指导） 六 预期目标1.有明确的研究对象和确定的研究主题；2.有确定的问题和解决问题的方案；3.选题后应进行毕业论文的文献综述和开题报告；4.内容充实，有逻辑性，结构合理；5.理论联系实际，所提结论或建议对实际部门有应用价值和指导意义；6.字数一般不少于规定字数；7.统一规范的格式；8.有自主独到的分析、方法、思路和观点；9.必须是本人独立完成，有自己大量工作，论文工作量至少有五个月以上。七 完成条件 论文完成途径：数据分析法通过阅读书籍、查找期刊资料、实地调查、上网搜查，最后进行分析。整理资料：综合整理相关资料，进行对比分析，提取与论文相关的信息。起草大纲：完成论文大纲，初步确定论文思路及行文路线，明确论文中心，初步完成论文大纲框架。起草主体：以大纲为基础，添加自己的见解加以叙述说明，附带资料做论据。撰写论文摘要：撰写摘要，对论文的主要内容进行概括。参考文献：整理参考文献，注释等等。排版：按规定格式进行排版。修改：对论文进行修改，定稿。八 时间安排2016.11.102016.11.12 选定论文题目；2016.11.122016.11.18 拟定论文开题提纲；2016.11.192016.11.20 指导教师下达任务书；2016.11.212016.12.11 查找资料，完成文献综述；2016.11.212016.12.11 查找资料，完成文献翻译；2016.11.212016.12.11 查找资料，分析材料，撰写并完成开题报告；2016.12.112017.01.10 撰写并完成论文初稿；2017.01.112017.01.31 修改论文初稿、完成论文二稿的撰写工作；2017.02.012017.03.13 修改论文二稿、完成论文三稿的撰写工作；2017.03.142017.03.16 完成论文中期检查；2017.03.132017.04.10 完善论文，自查重并最终定稿；2017.04.182017.04.30 学校查重、外审；2017.04.272017.04.29 完成毕业论文相关材料的整理及上交工作，打印上交3份论文定稿至教务办；2017.05.042017.05.25 论文交叉评阅、论文答辩及补答辩；2017.05.262017.05.31 提交论文成绩，完成论文归档。九 参考文献1步绍静,靳正国,刘晓新,杨立荣,程志捷;聚乙二醇含量对纳米TiO_2多孔薄膜性质的影响J;半导体学报;2005年02期2查振林,罗亚田;纳米TiO_2的改性及应用研究J;北方环境;2004年01期3侯强,郭奋;金红石型纳米二氧化钛制备中的若干影响因素J;北京化工大学学报(自然科学版);2004年04期4黄佳木;赵国栋;W掺杂量对非晶态TiO_2:W薄膜光学带隙的影响J;重庆工学院学报;2006年02期5张天永,朱丹丹,张友兰,崔新安,赵进才;添加剂对有机颜料光催化降解的影响J;催化学报;2004年04期6黎汉生;张东翔;磁性催化剂研究进展J;材料导报;2005年08期7秦好丽;古国榜;柳松;二氧化钛非金属氮掺杂的研究进展J;材料导报;2005年10期8唐达培;高庆;江晓禹;TiO_2薄膜的结构和光催化活性研究J;材料导报;2006年S1期9刘素文,许风秀,王彦敏,李秀华,李鹏,王美婷;超细TiO_2料浆的分散性研究及其薄膜制备J;材料科学与工程学报;2004年04期10袁永,马颖,叶长江;电弧离子镀锐钛矿型TiO_2薄膜光催化降解苯酚J;材料科学与工程学报;2005年02期11黄敏;微生物燃料电池和废水厌氧生物处理结合的探讨D;合肥工业大学;2008年12王晓梅;Ti/IrO_2阳极在氯酚水溶液中的电化学行为与失活D;浙江大学;2007年13张海磊;金刚石膜电极在污水制氢中的应用研究D;天津理工大学;2007年14王丽;钛基PbO_2电极催化性能的比较及电解过程中产生羟基自由基影响因素的研究D;吉林大学;2007年15李云霞;新型PbO_2电极处理难降解有机废水的研究D;合肥工业大学;2007年16潘君益;锌电积用Al基Pb-WC-ZrO_2复合电极材料的研究D;昆明理工大学;2005年17苗治广;电沉积法制备SS/PbO_2-WC-ZrO_2/聚苯胺复合惰性阳极材料的研究与应用D;昆明理工大学;2006年十 论文研究的不足之处 在此期间，本人学到了许多有用的东西，也积累了不少经验，但由于才疏学浅，能力不足，加之时间和精力有限，我感觉还是有一些不足之处: 在许多内容表述上存在着不当之处，特别是一开始时对于做毕业设计所需要的注意点甚至都还模棱两可，与老师的期望还相差甚远。在这过程中我还缺乏耐心，容易心浮气躁，遇到一点困难就退缩想要放弃，做事不够细心，因此在今后的学习中应多保持缜密的思维，精益求精，严谨求实的工作态度，始终保持一颗虚心向他人学习的心