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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TiO2 131

7.4表面大共轭体系复合TiO2 133

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