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第1章 半导体光催化基础 1

1.1 引言 1

1.2 半导体光催化剂与光催化原理 2

1.2.1 半导体光催化剂 2

1.2.2 半导体光催化原理 2

1.2.3 光催化活性点 5

1.2.4 光催化反应动力学 9

1.2.5 光催化反应的降解速率 10

1.3 影响半导体光催化活性的因素 10

1.3.1 带隙位置 10

1.3.2 光致电子-空穴对的分离和捕获 11

1.3.3 晶相结构 12

1.3.4 晶相缺陷 12

1.3.5 比表面积 13

1.3.6 粒径尺寸 13

1.4 半导体光催化剂的改性 14

1.4.1 能带结构的改性 14

1.4.2 构建复合半导体 16

1.5 半导体光催化剂的表征方法 18

1.5.1 结构分析 19

1.5.2 形貌分析 22

1.5.3 光学性质分析 23

1.5.4 表面与界面性能分析 25

1.5.5 光催化性能分析 27

参考文献 28

第2章 Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物光催化剂 35

2.1 引言 35

2.2 Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物晶体结构 36

2.3 Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物的特性 37

2.4 Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物制备方法 38

2.4.1 溶胶-凝胶法 38

2.4.2 沉淀法 39

2.4.3 微乳液法 40

2.4.4 模板合成法 40

2.4.5 水热/溶剂热法 40

2.4.6 其他合成法 41

2.5 典型Ⅱ-Ⅵ金属硫化物光催化剂 42

2.5.1 ZnS光催化剂 42

2.5.2 CdS光催化剂 44

2.5.3 Cd1-x Zn x S（或Znx Cd 1-xS）光催化剂 46

参考文献 49

第3章 石墨烯与石墨烯基半导体催化剂 56

3.1 引言 56

3.2 石墨烯 57

3.2.1 石墨烯的形貌与结构 58

3.2.2 石墨烯的性质 60

3.2.3 石墨烯的制备方法 64

3.2.4 石墨烯的应用 67

3.3 氧化石墨烯 68

3.3.1 氧化石墨烯的制备 69

3.3.2 氧化石墨烯的结构与性质 69

3.4 还原氧化石墨烯 70

3.4.1 还原氧化石墨烯的制备 70

3.4.2 还原氧化石墨烯的结构 71

3.4.3 还原氧化石墨烯的性质 71

3.5 石墨烯基半导体复合光催化剂 73

3.5.1 石墨烯基半导体复合光催化剂的制备 73

3.5.2 石墨烯基半导体复合光催化剂的催化增强基本原理 78

参考文献 81

第4章 可见光响应的还原氧化石墨烯/硫化镉光催化剂 90

4.1 引言 90

4.2 RGO/CdS复合材料的制备 91

4.2.1 氧化石墨烯（GO）的制备 91

4.2.2 CdS和RGO/CdS复合材料的制备 92

4.2.3 RGO/CdS复合材料的形成机理 93

4.3 RGO/CdS复合材料的表征与性质 93

4.3.1 结构及形貌的表征 93

4.3.2 化学键态 96

4.3.3 光学性质 98

4.4 RGO/CdS复合材料的光催化性质 100

4.4.1 光催化降解反应过程 100

4.4.2 光催化降解性质 100

4.4.3 光催化稳定性 101

4.4.4 对亚甲基蓝（MB）的矿化性质 101

4.5 RGO/CdS复合材料光催化降解活性增强机理 103

参考文献 104

第5章 紫外光响应的还原氧化石墨烯/硫化锌光催化剂 107

5.1 引言 107

5.2 RGO/ZnS复合材料的制备 108

5.2.1 氧化石墨烯（GO）的制备 109

5.2.2 RGO/ZnS复合材料的制备 109

5.3 RGO/ZnS复合材料的表征和性质 110

5.3.1 结构、形貌及化学组成 110

5.3.2 化学键态 113

5.3.3 光学性质 115

5.4 RGO/ZnS复合材料的光催化性能 117

5.4.1 光催化降解反应过程 117

5.4.2 光催化降解性能 117

5.4.3 光催化降解动力学反应 119

5.4.4 光催化稳定性 120

参考文献 121

第6章 可见光响应的Znx Cd 1-x S/石墨烯光催化剂 124

6.1 引言 124

6.2 Znx Cd 1-x S/RGO复合材料的制备 125

6.2.1 氧化石墨烯（GO）的制备 125

6.2.2 Zn x Cd1-x S/RGO复合材料的制备 126

6.3 Znx Cd1-x S/RGO复合材料的表征和性质 127

6.3.1 结构、形貌和化学组成 127

6.3.2 化学键态 131

6.3.3 光学性质 133

6.4 Znx Cd1-x S/RGO复合材料的光催化性质 135

6.4.1 光催化活性测试 135

6.4.2 光催化降解活性 135

6.4.3 光催化降解动力学 137

6.4.4 光催化降解矿化性 138

6.4.5 光催化降解稳定性 139

6.5 Znx Cd1-x S/RGO复合材料的电化学性质 140

6.5.1 电化学性能测试 140

6.5.2 电化学莫特-肖特基（Mott-Sckottky）曲线 141

6.5.3 电化学阻抗谱（EIS） 142

6.6 Znx Cd1-x S/RGO复合材料的光催化活性增强机理 143

参考文献 144

第7章 应用与展望 149

7.1 引言 149

7.2 石墨烯基半导体光催化剂的应用 150

7.2.1 光催化降解有机污染物 150

7.2.2 光催化水分解制氢 155

7.2.3 光催化还原CO2 158

7.2.4 光催化灭菌 161

7.2.5 其他应用 161

7.3 石墨烯基半导体光催化剂的展望 162

参考文献 163