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第一篇 用于分解水的金属氧化物光阳极 1

1.1 二氧化钛 2

1.1.1 纳米晶态TiO2膜 2

1.1.2 有序的TiO2纳米管和纳米棒阵列 7

1.1.3 TiO2掺杂非金属元素 9

1.2 氧化铁 12

1.2.1 p型掺杂 16

1.2.2 硅掺杂 17

1.3 二元氧化物之外的化合物 19

1.3.1 二元金属氧化物 19

1.3.2 混合金属氧化物 20

1.3.3 氧氮化物 23

1.3.4 钙钛矿型半导体和复合电极 23

参考文献 24

第二篇 敏化的纳米结构金属氧化物的光催化产氢 31

2.1 引言 31

2.2 用于水氧化及产氢的染料敏化光阳极 35

2.3 基于TiO2和TiO2／金属硫化物的高度有序的半导体纳米结构 43

2.3.1 电化学生成二氧化钛纳米管的实验条件 46

2.3.2 纳米管阵列的光电性能 49

2.3.3 利用VI族半导体对二氧化钛光电极的修饰 51

2.3.4 二氧化钛基底修饰方法 53

2.3.5 Bi2S3/TiO2光电极 54

2.3.6 CdS和CdSe/TiO2光电极 58

2.3.7 CdTe/TiO2 63

2.4 基于阳极生长的WO3的光电极 65

2.4.1 通过电化学氧化金属钨制备阳极WO3膜 65

2.4.2 光电化学 69

参考文献 74

第三篇 用于可见光分解水的光催化剂的表面纳米结构 77

3.1 引言 77

3.2 光催化分解水中共催化剂的一般作用 79

3.3 光催化剂／共催化剂复合物的制备 80

3.4 混合氧化物纳米粒子作为新型共催化剂 81

3.4.1 使用混合氧化物作为共催化剂的原因 81

3.4.2 Rh2-yCryO3共催化剂用于全分解水的独特性能 83

3.4.3 反应体系中的气体对活性的影响 86

3.5 贵金属／铬（核／壳）纳米粒子 87

3.5.1 核／壳结构纳米粒子作为共催化剂最初设计概念 87

3.5.2 制备、表征与功能 88

3.5.3 成功制备核／壳纳米结构的因素 91

3.5.4 提高核粒子的分散可增强贵金属／Cr2O3（核／壳）体系的活性 92

3.5.5 Cr2O3修饰金属氧化物核体系的应用 94

3.6 结论与展望 95

参考文献 95

第四篇 人工光合作用面临的挑战：水在纳米结构界面的氧化 98

4.1 引言 98

4.2 析氧催化剂 100

4.2.1 金属氧化物 100

4.2.2 多金属氧酸盐 105

4.2.3 光驱动多金属氧酸盐催化水氧化 107

4.3 碳纳米管在水分解催化中的潜在应用 110

4.3.1 碳纳米管作为电荷分离二分体中的活性组分 110

4.3.2 碳纳米管应用于水分解 114

4.4 结论与展望 115

参考文献 116

第五篇 CO2光催化还原：从分子到半导体 125

5.1 引言 125

5.2 金属配合物光催化还原CO2 126

5.2.1 单组分体系 126

5.2.2 多组分体系 130

5.2.3 超分子光催化剂 135

5.3 无机半导体光催化体系 138

5.3.1 原理 138

5.3.2 TiO2及相关材料 144

5.3.3 其他光催化剂 147

5.3.4 聚金属氧酸盐 149

5.3.5 复合体系 149

5.4 小结 152

参考文献 152

第六篇 设计基于金属氧化物的异相催化剂以控制化学反应的选择性 157

6.1 引言 157

6.2 二氧化钛 158

6.2.1 氧化反应 159

6.2.2 还原反应 164

6.2.3 偶联反应 164

6.3 高分散氧化物 167

6.3.1 钛 167

6.3.2 铬 170

6.3.3 钒 170

6.4 多钨酸盐 171

6.4.1 浸渍多相化 172

6.4.2 溶胶-凝胶多相化 173

6.4.3 离子交换法多相化 175

6.4.4 利用膜的多相化 177

6.4.5 光敏半导体的多相化 177

6.5 结论 178

参考文献 178

索引 184