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CNTTiO2复合材料的制备及其光催化降解甲基橙性能研究的开题报告

一、选题背景及研究意义

随着社会经济的发展和城市化进程的加快，人类社会面对着越来越严重的环境污染问题，其中水污染问题尤为突出。有毒有害的有机物质、重金属离子、微生物等不良物质对水质造成威胁，严重影响了人类的健康和生活质量。因此，探索和研究高效、低成本、环保的水污染治理方法成为当下必要的课题之一。

光催化技术是一种被广泛研究和应用的水污染治理方法之一。光催化处理水污染不需要添加其他化学剂，只需利用光催化剂在紫外或可见光照射下产生电子-空穴对进行催化降解，具有节能、环保等优点。然而，传统的单一光催化剂效率较低，且易受到溶液中其它离子的影响，无法满足实际应用需求。

CNTTiO2复合材料作为一种新型光催化材料，具有高比表面积、良好的光催化性能、较好的光稳定性和抗污染性等优点，特别是其对可见光的响应性，成为研究和开发高效、低成本、实用的光催化剂的热点。

因此，本文选取CNTTiO2复合材料为研究对象，研究和探索其在甲基橙水溶液中的光催化性能，并对其复合机理进行探究，以期为解决水污染问题提供新的思路和方法。

二、研究内容和研究方法

1.研究内容

（1）CNTTiO2复合材料的制备：采用水热法制备CNTTiO2复合材料。

（2）光催化降解甲基橙：以甲基橙为模型污染物，探究CNTTiO2复合材料的光催化降解性能，并分析其光催化降解效果。

（3）光催化剂的复合机理：通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等仪器对CNTTiO2复合材料进行表征，分析其复合机理。

2.研究方法

（1）CNTTiO2复合材料的制备：采用水热法制备CNTTiO2复合材料，具体步骤为：将正硅酸四丁酯（TEOS）、乙酸异丙酯（IPA）、表面活性剂（SDS）混合均匀，加入纳米二氧化钛（TiO2）溶胶，用电子搅拌器搅拌并超声处理，最后加入CNT溶液制成CNTTiO2复合材料。

（2）光催化降解甲基橙：将CNTTiO2复合材料加入甲基橙水溶液中，利用紫外光照射进行光催化降解，采用紫外-可见光吸收光谱仪监测催化反应的过程和效果。

（3）光催化剂的复合机理：采用SEM、XRD、FTIR等仪器对CNTTiO2复合材料进行表征，分析其复合机理。

三、预期结果

（1）成功制备CNTTiO2复合材料，并对其进行表征和分析。

（2）探究CNTTiO2复合材料在可见光下对甲基橙的光催化降解性能。

（3）分析CNTTiO2复合材料的复合机理，探索其优化制备方法和提高光催化性能的途径。

四、结论和展望

通过实验研究发现，CNTTiO2复合材料具有较好的光催化降解性能，对甲基橙的降解效果较好。同时，通过对复合机理的研究，为其进一步优化制备方法和提高光催化性能提供了思路和方向。在今后的研究中，可以进一步探索CNTTiO2复合材料的光催化性能和应用领域，为解决水污染问题做出更大的贡献。