大学生创新创业训练计划智能管理平台
第二十八期“上海交通大学大学生创新实践计划”
石墨相氮化碳-金属氧化物复合材料的制备、表征及降解有机污染物的研究
创新训练项目
理学
化学类
创新类
化学化工学院
仇毅翔
指导教师
登录状态下查看
国家自然科学基金
上海交通大学咨询课题
经费支持
实验场地、设备支持
实验方案修改、完善，实验结果讨论
论文写作指导、修改
当前使用新型功能材料处理水中污染物的方法有两种：多孔材料吸附法和光催化法。光催化法是通过太阳光照射半导体光催化剂，使之受光激发后产生光生电子和空穴，进而生成活性自由基(包括羟基自由基、超氧自由基和单线态氧等)，将水中有机污染物转化为无毒或低毒害性物质。由于目前常用的半导体材料，如TiO2、Cu2O等仅能在紫外光范围内响应，因而存在能量利用率低下的问题。与之相比，半导体材料石墨相氮化碳(g-C3N4)具有可见光吸收能力，如果能将其与TiO2、Cu2O等复合，则能实现对紫外、可见两个波段的光吸收，克服能量效率低、适用范围窄等不足，提高有机污染物的去除效率。
一系列研究表明基于石墨相-C3N4和多种金属氧化物构建的复合材料在光催化降解有机污染物的应用中具有单一材料所不具备的优点，如降解率高、光催化稳定性好等，因而相关复合材料的开发与利用成为当前光催化剂研究的重要方向。为把科研工作中的新技术、新方法引入本科实验教学中，我们拟结合已有的工作积累，开发“石墨相氮化碳-金属氧化物复合材料的制备、表征及降解有机污染物的研究”这一研究型综合实验，以丰富现有的本科化学实验技术和手段。通过对成分调制及温度、时间的控制等制备出合格的复合光催化剂，通过一系列的结构表征和光催化实验，阐述制备条件与微观形貌、催化性能之间的联系。
该项目中所涉及的“纳米材料”、“无机合成”、“反应动力学”、“谱学表征”等知识点均为化学课程中的重要教学内容，分布在无机合成、材料化学、仪器分析等多个领域，可面向我校化学、材料、环境等学院学生开展。通过复合材料催化剂的制备、表征及性能测试，能够使学生在掌握基本实验技能和基础理论的基础上进一步培养他们综合运用知识的能力，为今后的实际工作储备较完备的实验技能。同时，该项综合实验也有助于学生对材料科学前沿课题的了解，充分认识现代分析测试技术在科学研究中的重要性，提升他们的创新意识。