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第1章 光催化剂的结构、机理及其制备1

1.1二氧化钛光催化剂的发展历史1

1.2光催化机理研究3

1.2.1光催化反应机理3

1.2.2光致亲水性机理4

1.3光催化活性的影响因素5

1.3.1晶型6

1.3.2粒径6

1.3.3缺陷7

1.4纳米二氧化钛的应用7

1.4.1在空气净化方面的应用8

1.4.2在抗菌、除臭方面的应用8

1.4.3在制备氢气方面的应用9

1.4.4在太阳能电池方面的应用9

1.4.5在防雾、自清洁方面的应用9

1.4.6在废水处理方面的应用9

1.5纳米二氧化钛粉体的制备10

1.5.1气相法10

1.5.2液相法11

1.6新型光催化剂13

1.6.1钙钛矿型光催化剂13

1.6.2层状金属氧化物光催化剂13

1.6.3隧道结构化合物光催化剂14

1.7新型铋系氧化物光催化剂14

1.7.1几种重要的铋系三元氧化物介绍15

1.7.2铋系化合物传统的合成方法17

1.7.3传统制备方法存在的问题17

1.7.4低温制备方法的发展17

参考文献18

第2章 纳米TiO2光催化剂的改性方法21

2.1复合半导体21

2.2染料光敏化22

2.3贵金属沉积22

2.4金属离子的掺杂24

2.5非金属掺杂26

2.5.1氮的掺杂26

2.5.2碳的掺杂29

2.5.3硼的掺杂31

2.5.4硫的掺杂32

2.5.5卤素的掺杂32

2.6多元共掺杂改性TiO2光催化的研究进展33

2.6.1两种金属离子共掺杂改性33

2.6.2两种非金属离子共掺杂改性34

2.6.3金属与非金属共掺杂改性36

参考文献37

第3章 光催化剂的贵金属沉积改性40

3.1贵金属沉积改性原理40

3.2贵金属沉积TiO2光催化剂的制备方法43

3.2.1湿浸渍法（wet impregnation）43

3.2.2沉积-沉淀法（deposition-precipitation）44

3.2.3共沉淀法（co-precipitation）45

3.2.4溶胶-凝胶法（sol-gel）45

3.2.5树状大分子包裹的贵金属纳米粒子前驱体法46

3.3 Au （S2 O3）3 2- 前驱体制备AuTiO2光催化剂48

3.3.1光催化剂的制备与测试方法48

3.3.2光吸收特性49

3.3.3 X射线衍射图谱49

3.3.4 X射线光电子能谱51

3.3.5 AAS和TEM分析51

3.3.6制备方法对光催化活性的影响53

3.3.7制备工艺对AuTiO2光催化活性的影响53

3.3.8焙烧温度对AuTiO2光催化活性的影响55

3.3.9机理分析55

3.4化学沉积法制备AgTiO2光催化剂56

3.4.1催化剂的制备56

3.4.2催化剂的表征56

3.4.3银沉积量对光催化活性的影响58

3.5浸渍还原法制备PtTiO2光催化剂59

3.5.1光催化剂的制备59

3.5.2光催化剂的表征和活性测试方法60

3.5.3 XPS表征60

3.5.4负载贵金属后的光催化活性和选择性61

3.5.5不同负载方法对光催化活性和选择性的影响63

3.5.6结论63

参考文献64

第4章 复合半导体光催化剂67

4.1复合半导体的模型结构67

4.2 CdS半导体的光电性能与光腐蚀过程68

4.3 CdS - TiO2复合半导体的电子传输机理69

4.4 CdS - TiO2复合半导体的合成方法70

4.4.1溶胶混合法70

4.4.2原位合成法71

4.4.3化学沉积法71

4.4.4反胶束法71

4.5反胶束法的优势及采用反胶束法合成纳米粒子72

4.5.1纳米反应器理念72

4.5.2反胶束法的合成机理72

4.5.3反胶束体系的反应类型73

4.5.4反胶束体系的胶束尺寸计算方法73

4.6反胶束法合成CdS - TiO2复合半导体74

4.6.1实验制备和表征74

4.6.2实验结果与讨论75

4.6.3结论77

参考文献77

第5章 纳米二氧化钛光催化材料的制备技术81

5.1二氧化钛的同质异形体81

5.2纳米TiO2材料制备方法84

5.2.1溶胶-凝胶法84

5.2.2溶剂热法88

5.2.3焙烧法91

5.3多维TiO2纳米材料93

5.3.1 TiO2纳米空心微球94

5.3.2纳米二氧化钛介孔材料96

5.3.3纳米TiO2大孔材料99

参考文献101

第6章 光催化过程中的过渡金属离子103

6.1水溶液中的过渡金属离子对光催化体系的影响103

6.1.1水溶Cu2+对光催化体系的作用104

6.1.2水溶Fe 3+对光催化体系的作用105

6.1.3水溶Ag+和Pt 4+对光催化体系的作用106

6.2过渡金属掺杂光催化剂107

6.2.1掺杂离子的选择108

6.2.2掺杂浓度110

6.2.3掺杂离子在TiO2中的分布形态111

6.2.4金属掺杂可见光光催化剂112

6.3 Fe 3+掺杂TiO2光催化剂113

6.3.1溶胶-凝胶法掺杂114

6.3.2浸渍法掺杂114

6.3.3水热法掺杂116

参考文献118

第7章 有机物改性的敏化光催化119

7.1激发态分子的能量耗散过程119

7.2染料TiO2敏化光催化121

7.2.1染料光敏化机理121

7.2.2染料敏化太阳能电池123

7.2.3染料的自敏化光催化降解124

7.2.4高稳定染料修饰二氧化钛130

7.3有机物表面化学键合改性TiO2131

7.4表面大共轭体系复合TiO2133

参考文献134

第8章 引入多孔分子筛中的金属氧化物的结构及光催化性能136

8.1分于筛中单金属活性中心的定域结构、激发态和光催化反应活性136

8.1.1负载在分子筛孔道中的二氧化钛光催化剂及它们的光催化活性137

8.1.2负载在分子筛孔道中的其他金属氧化物光催化剂及它们的光催化活性146

8.2介孔分子筛中基于金属-金属电子转移（MMCT）吸收的双金属核可见光光催化剂148

8.3负载于介孔分子筛的金属氧化物纳米晶的光催化性能152

8.4结论156

参考文献157

第9章 非均相光催化159

9.1反应活性研究159

9.1.1功能团的转化159

9.1.2环境净化164

9.2光催化机理165

9.2.1光电化学165

9.2.2载体捕获166

9.2.3氧气阻止电子-空穴的复合167

9.2.4羟基自由基168

9.2.5吸附作用170

9.2.6兰格缪尔-欣谢尔伍德动力学171

9.2.7 pH的影响172

9.2.8温度的影响172

9.2.9敏化作用172

9.3半导体的预处理和分散173

9.3.1光催化活化半导体173

9.3.2催化剂的制备173

9.3.3表面微扰174

9.4结论176

参考文献177

第10章 具有光催化和超亲水特性的二氧化钛薄膜183

10.1 TiO2薄膜光催化与超亲水性机理及其影响因素183

10.1.1光催化与亲水性机理183

10.1.2影响薄膜光催化活性与亲水性的因素185

10.2 TiO2薄膜的制备方法简介188

10.2.1溶胶-凝胶法188

10.2.2水煮法189

10.2.3溶剂热法189

10.2.4过氧钛酸法189

10.2.5液相沉积法190

10.2.6水解-沉淀法191

10.2.7自组装法191

10.2.8反胶束法192

10.2.9黏结剂法192

10.2.10化学气相沉积法192

10.2.11溅射法192

10.2.12激光辅助分子束沉积法（LAMBD）193

10.3聚合物薄膜基材的表面改性193

10.3.1化学氧化法193

10.3.2化学浸蚀法193

10.3.3光接枝反应194

10.3.4硅烷偶联剂改性法194

10.4水煮法制备TiO2-SiO2薄膜195

10.4.1 TiO2-SiO2复合薄膜的制备195

10.4.2水煮法制备TiO2-SiO2复合薄膜的形貌和结构表征196

10.4.3水煮法制备TiO2-SiO2复合薄膜的光催化活性199

10.5低温水热法制备铁掺杂TiO2薄膜200

10.5.1低温水热法制备Fe掺杂TiO2薄膜200

10.5.2低温水热法制备Fe掺杂TiO2薄膜的形貌和结构表征201

10.5.3低温水热法制备Fe掺杂TiO2薄膜的光催化活性204

10.6过氧钛酸法制备TiO2薄膜206

10.6.1过氧钛酸法在PET表面制备TiO2薄膜206

10.6.2 pH对TiO2薄膜的结构和功能特性的影响207

10.6.3不同硅钛比对薄膜结构和功能特性的影响210

10.7TiO2薄膜的应用213

10.8结论与展望214

参考文献214