1. 研究目的与意义（文献综述）

能源和环境问题是人类生存面临的两大主要问题，随着大气中co₂浓度的不断升高，全球气温变暖，导致灾害性天气逐年增加，因此，如何减少co₂的排放，从根源上将其控制与利用，已成为全球瞩目的课题。co₂减排是控制全球气温变暖的有效措施。人们在不断探索co₂减排技术的过程中发现光催化技术具有反应条件温和，环保无污染，能耗小等优点，因而备受科学家们的关注。光催化还原co₂技术是利用光敏催化剂的光生电子将co₂催化还原，其还原产物为极具应用价值的有机化合物，如ch₄、ch₃oh、hcho和hcooh等。相比于传统co₂减排技术存在的问题，光催化还原co₂技术在co₂的治理与利用方面有着潜在的应用价值和良好的开发前景。

在众多光催化剂中，tio₂由于其物理化学性质稳定、催化活性较高、无毒、价廉，且具有抗化学和光腐蚀特性，是最具有前途且最有可能广泛使用的光催化材料之一，广泛应用于污水处理、空气净化、抗菌杀毒、光分解水制氢等领域。然而，tio₂基光催化材料仍存在着以下不足：（1）tio₂光催化材料光生电子-空穴对的复合率较高，导致其表观量子效率较低；（2）tio₂光催化材料对太阳能利用率较低，锐钛矿相tio₂由于其较大的禁带宽度（3.2ev）而仅能吸收太阳光中的紫外光（波长低于387 nm），而紫外光在太阳光中比例大约为4 %。因此，发展和完善具有高效光催化活性的tio₂光催化剂和优化相关制备方法及对应的表面改性技术，是当前tio₂光催化技术的研究热点。

tio₂与其它窄带隙半导体复合是扩宽其光响应范围和提升光生载流子分离效率的有效途径。近年来，wo₃凭着钨系光催化剂特有的电子结构和可见光吸收能力和较高的有机物降解能力吸引了研究者不少的关注。wo₃具有较小的禁带宽度，约为2.5~2.8 ev，为有效地利用占太阳辐射能量近一半的可见光提供可能，许多科学家已经在研究用复合wo₃的方法来对tio₂进行改性。pan等人通过实验制备了高度规则的立方型且多孔的wo_3/锐钛矿型tio₂复合纳米材料，催化活性是单组分tio₂的2-4倍。chainarong等人采用水热一步合成法研究了tio₂和wo₃的摩尔比对wo₃/tio₂复合光催化材料的催化活性的影响。结果表明，两种组分的摩尔比为1:1时，wo₃/tio₂复合光催化剂对有机染料的降解能力最强，胜过了单组分的tio₂和p25。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

（1）材料的合成。拟先制备wo₃纳米片、石墨烯，采用水热法合成复合光催化剂（tio₂/石墨烯，tio₂/wo₃，石墨烯/wo₃和tio₂/石墨烯/wo₃），同时制备不同质量比例的复合材料，以寻找催化性能最优异的复合材料；

（2）光催化性能的研究。比较二元和三元复合光催化剂的活性，分析实验数据，设计出具有最佳光催化co₂还原活性的tio₂/石墨烯/ wo₃复合光催化剂；

3. 研究计划与安排

第1—2周：查阅相关文献资料，翻译英文文献；

第3—4周：整理资料，在任务书的基础上，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，了解相关的结构与性能的测试方法；

第5周：撰写开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]guijian guan, jing xia, shuhua liu, yuan cheng, shiqiang bai, si yin tee,yong-wei zhang, and ming-yong han. electrostatic-driven exfoliation and hybridizationof 2d nanomaterials. adv. mater., 2017, 1700326.

[2] quanjun xiang, jiaguo yu, and mietekjaroniec. graphene-based semiconductor photocatalysts.chem. soc. rev., 2012, 41, 782.

[3] youwen liu, lin liang, chong xiao,* xuemin hua, zhou li, bicai pan, andyi xie*, promoting photogenerated holes utilization in pore-rich wo₃ ultrathin nanosheets for effcient oxygen-evolving photoanode. adv.energy mater., 2016, 1600437.