Импульсный плазмохимический синтез углеродсодержащих композитов на основе TiO2

Полупроводниковый фотокатализ – одна из самых привлекательных и востребованных технологий, которая основана на сборе солнечной энергии для использования в энергетике и окружающей среде. Показано, что диоксид титана (TiO2) является ведущим полупроводниковым фотокатализатором для разложения загрязняющих веществ. Он обладает низкой фотокаталитической активностью при активации видимым светом, из-за его внутренней ширины запрещенной зоны. Разработаны различные стратегии повышения эффективности TiO2 в области видимого света. Среди них модификация TiO2 углеродистыми наноматериалами – весьма эффективный путь для значительного повышения фотокаталитической активности.
Цель работы – Получение углеродосодержащего нанокомпозита на основе диоксида титана с улучшенными фотокаталитическими свойствами.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 10
Актуальность …………………………………………………………………………………………… 13
1 Литературный обзор ……………………………………………………………………………… 16
1.1 Современные методы получения углеродсодержащего композита на
основе диоксида титана ………………………………………………………………………… 17
1.1.1 Метод термического окисления ………………………………………………… 17
1.1.2 Метод термического разложения ………………………………………………. 25
1.1.3 Гидротермальный метод……………………………………………………………. 28
1.1.4 Метод термообработки TiO2 ……………………………………………………… 39
1.1.5 Сольвотермический метод ………………………………………………………… 42
1.1.6 Одношаговый метод с использованием специальной ячейки ……… 45
1.1.7 Метод химического осаждения …………………………………………………. 48
1.1.8 Модификация TiO2 в атмосфере спиртов …………………………………… 50
1.1.9 Золь-гель метод ………………………………………………………………………… 53
1.2 Вывод из литературного обзора ………………………………………………………. 67
2 Экспериментальная часть ………………………………………………………………………. 71
2.1 Импульсный электронный ускоритель ТЭУ-500 ………………………………. 71
2.2 Плазмохимический реактор …………………………………………………………….. 76
2.3 Методы анализа нанопорошков……………………………………………………….. 77
2.3.1 Инфракрасная спектроскопия ……………………………………………………. 77
2.3.2 Рентгенофазовый анализ …………………………………………………………… 78
2.3.3 Просвечивающая электронная микроскопия ……………………………… 81
2.8.4 Фотокаталитическая активность ……………………………………………….. 82
3 Результаты эксперимента ………………………………………………………………………. 88
3.1 Импульсный плазмохимический синтез углеродсодержащего
композита на основе диоксида титана …………………………………………………… 88
3.2 Фазовый состав синтезированного наноразмерного композита Tix-Cy-Oz
…………………………………………………………………………………………………………….. 90
3.3 Химический состав наноразмерного композита Tix-Cy-Oz, полученного
импульсным плазмохимическим методом. ……………………………………………. 91
3.4 Морфология и размер частиц углеродсодержащего композита на основе
диоксида титана, полученного импульсным плазмохимическим методом 92
3.5 Исследование фотокаталитических свойств композита Tix-Cy-Oz……… 95
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 99
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение . 103
4.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………….. 103
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………….. 103
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения…………………………………… 105
4.1.3 SWOT – анализ ………………………………………………………………………… 107
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………….. 110
4.2 Инициализация проекта…………………………………………………………………. 112
4.3 Планирование управления научно-техническим проектом……………… 114
4.3.1. Контрольные события проекта ……………………………………………….. 114
4.3.2 План проекта …………………………………………………………………………… 115
4.3.3 Бюджет научной разработки ……………………………………………………. 117
4.4 Оценка ресурсной и организационной эффективности исследования 124
4.5 Выводы по разделу………………………………………………………………………… 126
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 131
5.1 Производственная безопасность ……………………………………………………. 131
5.1.1 Анализ выявленных вредных факторов……………………………………. 131
5.1.2 Анализ выявленных опасных факторов……………………………………. 135
5.2 Экологическая безопасность………………………………………………………….. 137
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 138
5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 140
Список использованной литературы ……………………………………………………….. 142
Приложение А ……………………………………………………………………………………….. 149