清华大学国创申报书20160506

1、“国创”/“北创”创新训练项目申报书项目编号 项目名称 治理雾霾用超分散纳米二氧化钛的研发 项目负责人 杨岳洋 联系电话所在院系 材料科学与工程学院 学 号 2015012012 班级 材54 指导教师 崔爱莉 联系电话所在院系 化学系 申请日期 2016.5.6 二一六年三月填 写 说 明1、本申请书所列各项内容均须实事求是，认真填写，表达明确严谨，简明扼要。2、申请人可以是个人，也可为创新团队，首页只填项目负责人，“项目编号”一栏不填。3、本申请书为大16开本（A4），左侧装订成册。可网上下载、自行复印或加页，但格式、内容、大小均须与原件

2、一致。4、项目所在院系认真审核，经初评或答辩，签署意见后，由院系教学办公室负责人将申请书（纸版和电子版）报送教务处实践教学科。一、 基本情况项目名称治理雾霾用超分散纳米二氧化钛的研发所属一级学科 若为跨学科项目，可按照主次填写多个一级学科。化学申请金额15000元起止年月2016年5月 至 2017年4月项目负责人姓名杨岳洋学号2015012012班级材54所在院系 材料系联系电-mail yang-yy15 指导教师崔爱莉职称研究员所在院系化学系联系电-mailcuial项目来源 SRT延伸项目 科技竞赛 课程实验的研究课题大作业的延伸课题

3、 企业给出的研究课题启创班创业训练项目 星火班研究训练项目（其他项目请写明） 项目负责人曾经参与科研的情况曾参与SRT项目：治理雾霾用脱硝催化剂载体二氧化钛的研发（2015）指导教师承担科研课题情况Ø 研究领域：无机纳米材料 承担和参加过国家973、863、国家自然科学基金项目、国际（韩国）合作项目、国内企业合作项目十多项，发表SCI收录论文一百多篇，其中综述论文发表在 Accounts of Chemical Research 2007, 40(5), 361-369（IF = 16.214）。Ø 作为课题负责人承担的科研项目1国家自然科学基金面上项目：光诱导高低自旋交叉

4、的分子磁体研究2国际合作项目：电化学氧化法制备纳米碳溶胶及其苯六甲酸3企业合作项目：钛白粉后处理工艺及机理研究4企业合作项目：脱硝钛白粉研制和工业化指导教师对本项目的支持情况全程指导。项目组成员姓名学号班号所在院系项目中的分工杨岳洋2015012012材54材料系实验、分析测试张凯2015012014材54材料系实验、分析测试钟昊东2015012015材54材料系实验、分析测试王大地2014012061材44材料系实验、分析测试二、 立项依据（可加页）（一） 研究目的： 研发出治理雾霾用超分散纳米二氧化钛。（二） 研究内容： 1.研制出在水中具有超分散特性的纳米二氧化钛。2. 研究其治理雾霾的

5、催化机理。（三） 国、内外研究现状和发展动态1.国外（如日本）已研制出在水中具有超分散特性的二氧化钛，国内暂无相关研究成果。2.未来数年内纳米钛白粉在国内的市场需求都会达到2030亿元/年。但是，目前绝大部分相关厂家采用进口纳米钛白粉或外资企业的产品， 价格昂贵，因而，开发廉价高效的纳米钛白粉将会有很好的市场前景。（四） 创新点与项目特色（50字以内）1. 利用水热或溶剂热方法，制备5-10纳米的二氧化钛，具有良好的光催化特性。2. 创新特点是在纳米二氧化钛表面附着有机基团以改变其表面性质，达到超分散性能。（五） 技术路线、拟解决的问题及预期成果技术路线：利用水热或溶剂热方法，改变溶剂种类、反

6、应温度和时间、控制pH等化学反应因素，采用正交实验方法，优化纳米二氧化钛晶粒大小和超分散性的制备工艺，探索影响工艺过程化学机理，研究分析纳米二氧化钛超分散和光催化的科学问题。拟解决的问题：1. 研究超分散纳米二氧化钛利用光催化治理雾霾的科学问题。2. 控制合成纳米二氧化钛颗粒大小和均匀度。3. 通过有机物或高分子聚合物在二氧化钛表面修饰提高在水中的超分散性。4. 产率及纯度的问题，通过正交实验设计，优化工艺来解决。5. 产品的应用问题，超分散二氧化钛利用光催化治理雾霾的应用方法。预期成果：所制备二氧化钛应具有特性：5-10nm二氧化钛，在水中具有超分散自溶解特性。（六） 项目研究进度安排1.2

7、016年5月2016年8月，文献调研，写出研究的可行性计划，可以开展探索性实验。2.2016年9月2017年1月，到国内钛白粉企业的研发中心做实验，开展纳米催化二氧化钛的研制的中试实验。3.2017年2月2017年4月，分析表征、总结、归纳、撰写并提交论文，准备ppt答辩。（七） 已有基础1. 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩Ø 崔爱莉老师与本项目有关的二氧化钛领域发表的文章和专利（全部第一作者）1. TiO2表面包覆SiO2和Al2O3工艺及机理研究，高等学校化学学报 Vol.19 1727-1729、19982. TiO2表面成核包覆与成膜包覆的竞争机制，化工冶金 Vol.2

8、0:(2).178181.19993. TiO2表面包SiO2纳米膜的动力学模型，高等学校化学学Vol.21 ,No10 2000.104. TiO2表面包SiO2纳米膜热力学，高等学校化学学 Vol.22 , No9 1543-1545， 2001.95. 超细二氧化钛在水溶液中分散，过程工程学报Vol.1 , No.1，2001年1月6. 脱硝纳米多孔TiO2生产工艺和机理，“钛白”杂志 2014年04月Ø 申请的专利1. 高比表面纳米多孔二氧化钛制备方法 201310696697.6（申请号公开中）2. 超细钛白粉表面包覆工艺及其反应器 ZL98208105.7，1999.04

9、3. 用于超细钛白粉表面包覆的反应器 ZL98117967.3，1999.084. 纳米石墨颗粒、石墨烯及苯六甲酸的制备 CN101469431，2009.072. 已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法Ø 已具备条件：清华大学提供的实验室，包括水、电、气等基础平台，完成合成实验工作。同时借助清华大学分析测试平台，利用大型分析仪器：高分辨透射电镜（TEM），扫描电镜（SEM），红外光谱，差热-热重分析，X-射线衍射仪（XRD）等设备对实验得到的纳米材料进行分析表征。Ø 尚缺少条件：无解决方法：利用清华大学提供的良好科研环境，特别是崔爱莉老师非常善于调动学生的创新思想，我们的研

10、究团队也会不断的提出创新思想、自己独立设计研究方案，根据实验的进展，提出和优化实验工艺方案，不断归纳、总结，并最终得到预期的目标和成果。三、 经费预算开支科目单价（元）数量（个/台）预算经费（元） 1.仪器设备购置费（1）水热釜400520002.实验装置试制费玻璃仪器（烧杯试管等）一次性乳胶手套及口罩20003.材料费（1）异丙醇钛（分析纯）200元/100ml500ml1000（2）无水乙醇（分析纯）50元/500ml5000ml500（3）冰醋酸（分析纯）100元/500ml500ml100（4）乙二醇（分析纯）100元/500ml3000ml600（5）乙酰丙酮（分析纯）400元/5000ml5000ml400（6）柠檬酸（分析纯）300元/500g500g3004.业务费（1）计算、分析、测试费XRD，TEM，DSC，IR等5000（2）差旅费差旅费3000（3）文献检索费、复印等100100总计15000四、 指导教师意见 该项目小组的团队成员在2015年的SRT项目中，根据老师给的题目，能够独立的查阅国内外文献，独立提出解决方案，既有团队协作实验，每位同学也有自己的分工实验，表现出具有非常优秀的创新思想，利用课余时间特别是周末和节假日时间开展了大量的合成实验工作