1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1课题的研究背景

随着现代工业化进程的加快，世界各国对能源的需求量越来越大，不可再生能源比如化石能源消耗越来越快。科学家们预测，在不久的将来，地球上的不可再生能源将消耗殆尽，人类将面临资源短缺这一严重威胁到人类发展的问题，寻求新能源成为一件迫在眉睫的事情^[1]。另一方面，由于工业化进程的加快，大量化石能源燃烧，大气中的温室气体（以co₂为主）急剧增加，破坏了自然界碳循环的平衡，导致全球气候变暖，进而加剧了洪灾、旱灾、海平面上升等自然灾害的发生^[2-4]。近些年来，由于受绿色植物光合作用的启发，科学家们开始以co₂为原料，寻找合适的催化剂，利用太阳光的照射，通过各种光催化剂进行催化反应将co₂转化为有机物^[4]。

目前，很多光催化剂为半导体，一般为过渡金属金属氧化物，如tio₂、zno、wo₃等，但是大部分的光催化剂只在紫外区域有着较大的光活性，对于可见光的催化效率不高。而且，由于co₂的键能较高，要还原co₂需要光催化剂导带电位较负，价带电位较正，所以单一的金属氧化物需要被改善。金属有机骨架(metal-organicframeworks，mof)材料是一种新型的多孔材料，是由无机金属离子比如fe、ti等，或者金属族与有机配体通过配位键作用而连接起来的有着周期性重复的网状结构的多孔聚合物材料^[5]。组成mof的有机配体多种多样，大多是羧酸类物质或者是含n物质，组成的结构也是种类繁多^[6]。由于mof材料具有多孔性、孔隙可调节性、易于功能化、特殊的光、电特性等优点，从而在生物医药、气体的储存、有机催化、环境污染物处理等领域显示了良好的应用前景，吸引了广大研究学者们的兴趣^[7]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

制备mof材料，通过控制掺杂的元素含量得到不同质量比的金属掺杂mof的复合材料，通过xrd、tem、sem、红外、紫外等对材料的结构形态等进行表征。把金属掺杂mof复合材料涂覆在ito玻璃上，作为工作电极。分别在光照和无光照条件下，采用线性伏安扫描、计时电流法等电化学测试方法评估金属掺杂mof复合材料对二氧化碳还原反应的光电催化性能。

2.2目标

3. 研究计划与安排

第1—2周：查阅相关文献资料，了解研究背景，明确研究内容，了解研究所需药品、仪器。确定实验方案，完成开题报告；

第3—14周：按研究方案开展实验，并结合实际情况进行优化和改进；具体实验时间分布如下：

第3周：合成纯mil-125（ti）mof材料。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王芳.仿生多孔二氧化钛合成及其光催化还原二氧化碳性能研究[d].南京大学,2015.

[2]王祜英.基于fe-₂o₃nts电极的构建与光电催化还原co₂[d].山东农业大学,2013.

[3]shen q, huang x, liu j, et al. biomimetic photoelectrocatalyticconversion of greenhouse gas carbon dioxide: two-electron reduction forefficient formate production[j]. applied catalysis b environmental,2016, 201:70-76.