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尿素改性工业TiO2的制备及可见光催化性能研究的中期报告

一、研究背景和意义

二氧化钛（TiO2）是一种重要的光催化材料，具有良好的光稳定性、化学惰性、高物化稳定性、成本低廉等特性，在环境治理、新能源利用、化学合成等方面有广泛的应用前景。现有的TiO2光催化剂主要是利用紫外光或紫外可见光作为激活光源，但存在限制使用范围较窄、光量利用率低等问题。

尿素作为广泛应用的中性表面活性剂，被证明可以与二氧化钛形成稳定的复合物，提高其吸附性和光催化活性，在纳米材料制备、环境治理、光伏材料等多方面应用。因此，本研究以尿素为改性剂，探索制备尿素改性工业TiO2材料的可行性和其在可见光催化降解模拟污染物方面的应用。

二、研究内容

1.前期工作

（1）制备工业TiO2颗粒物料并进行表征

（2）以典型模拟污染物亚甲基蓝为降解对象，设计合适的催化反应体系，探究未改性和改性处理后的工业TiO2对亚甲基蓝的光催化降解效果。

2.当前进展

（1）制备尿素改性工业TiO2颗粒

以尿素为改性剂，在条件优化下制备尿素改性工业TiO2颗粒，通过粉末X射线衍射仪（XRD）、比表面积分析仪（BET）和扫描电子显微镜（SEM）对其物理化学性质进行表征。

（2）测定尿素改性工业TiO2的可见光催化性能

采用可见光光谱仪测试尿素改性工业TiO2的吸收光谱，并以亚甲基蓝为降解对象进行反应活性测试，探究其催化反应动力学和反应机理。

三、研究进展

（1）制备尿素改性工业TiO2颗粒

在考虑尿素浓度和反应温度等因素影响下，制备得到粒径分布较为窄、形貌均匀的尿素改性工业TiO2颗粒。通过XRD测试，与未改性的工业TiO2颗粒粉末衍射图对比，发现尿素改性后颗粒的结晶性能得到了一定的提升。BET比表面积测定表明尿素改性可以明显提高TiO2颗粒的比表面积。

（2）测定尿素改性工业TiO2的可见光催化性能

尿素改性工业TiO2颗粒材料在可见光区域表现出一定的吸收特性，其吸收峰位于可见光400~500nm范围内。在控制反应条件的基础上，尿素改性后的TiO2颗粒对亚甲基蓝的光催化降解效率得到了显著提升，说明尿素改性对工业TiO2光催化降解效率的提高起到了重要作用。通过反应动力学分析，发现尿素改性后的材料具有更好的催化活性和降解速率，反应效率提高了约40%。

四、存在问题和展望

（1）目前制备的尿素改性工业TiO2颗粒仍需进一步优化，探索制备出具有更好光催化性能和更佳悬浮性的复合颗粒。

（2）进一步完善反应体系和反应条件，提高尿素改性工业TiO2光催化降解有机污染物的效率和稳定性。

（3）开展适宜的材料性能和反应机理的研究，扩展尿素改性TiO2的应用范围。

本研究通过尿素改性工业TiO2颗粒的制备和光催化性能测定，初步探索了尿素作为改性剂对工业TiO2的改性作用，为深入了解改性机理和实现更好的光催化效果提供了新的思路。发展出具有稳定、高效、环保等优良性能的可见光催化剂，对于实现氧化降解废水处理和其他环境治理应用具有重要意义。