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第1章 光催化基础 1

1.1 光催化的起源 1

1.1.1 光催化领域的开拓者 2

1.1.2 可见光响应光催化的兴起 4

1.2 光催化基本原理 5

1.2.1 光催化的基本概念 5

1.2.2 光催化反应的基本过程 6

1.2.3 半导体光催化能带理论 9

1.2.4 光催化氧化反应机理 14

1.2.5 光催化活性的影响因素 18

1.3 TiO2光催化材料的研究进展 21

1.3.1 TiO2光催化材料的改性 21

1.3.2 TiO2薄膜光催化材料 23

1.4 光催化材料的发展趋势 24

1.4.1 光催化活性的提高 24

1.4.2 新型可见光催化材料的探索 25

参考文献 26

第2章 WO3基可见光催化材料 33

2.1 WO3的结构 33

2.1.1 晶体结构 33

2.1.2 能带结构 33

2.2 WO3的制备方法 35

2.2.1 溶胶-凝胶法 36

2.2.2 微乳液法 36

2.2.3 沉淀法 37

2.2.4 水热法 37

2.3 WO3粉体光催化材料的形貌控制 38

2.3.1 一维纳米结构 38

2.3.2 二维片状结构 40

2.3.3 层级孔状结构 41

2.4 WO3薄膜及其光催化性能调控 42

2.5 WO3光催化活性增强方法 43

2.5.1 石墨烯表面杂化 43

2.5.2 贵金属沉积 46

2.5.3 半导体复合 50

参考文献 52

第3章 Ag3PO4基可见光催化材料 60

3.1 Ag3PO4的形貌控制和光催化活性 62

3.2 Ag3PO4光催化材料的改性 67

3.2.1 Ag纳米颗粒对Ag3PO4的改性 67

3.2.2 石墨烯改性Ag3PO4光催化剂 71

3.3 Ag3PO4基半导体复合材料 78

参考文献 79

第4章 BiVO4基可见光催化材料 85

4.1 不同形貌单斜相BiVO4的合成 85

4.1.1 纳米颗粒 85

4.1.2 纳米片 86

4.1.3 孔状结构 87

4.1.4 层级结构 91

4.2 BiVO4光催化材料的改性 94

4.2.1 离子掺杂 94

4.2.2 复合材料 98

4.2.3 贵金属负载 99

4.3 BiVO4的光催化性能 101

参考文献 102

第5章 g-C3N4基可见光催化材料 106

5.1 g-C3N4的合成 106

5.1.1 前驱体和反应参数的影响 106

5.1.2 块体g-C3N4的剥离 109

5.1.3 不同形貌g-C3N4的合成 112

5.2 g-C3N4的能带工程设计 116

5.2.1 元素掺杂 116

5.2.2 分子掺杂 118

5.3 g-C3N4基半导体复合材料 120

5.3.1 传统Ⅱ型半导体异质结 121

5.3.2 Z型半导体异质结 122

参考文献 125

第6章 黑色TiO2可见光催化材料 134

6.1 黑色TiO2纳米材料的合成 134

6.1.1 氢化热处理 134

6.1.2 氢化等离子体处理 144

6.1.3 化学还原法 146

6.1.4 化学氧化法 150

6.2 黑色TiO2的结构特征 150

6.2.1 表面无序化 151

6.2.2 Ti3＋的存在 152

6.2.3 氧空位的存在 153

6.2.4 Ti—OH基团的存在 153

6.3 黑色TiO2的光催化性能 154

参考文献 156

第7章 Bi2WO6和Bi2MoO6可见光催化材料 165

7.1 Bi2WO6可见光催化材料 165

7.1.1 Bi2WO6的结构 165

7.1.2 Bi2WO6粉末的制备及其光催化性能 167

7.1.3 Bi2WO6薄膜的制备及其特性 170

7.1.4 Bi2WO6光催化机理 174

7.2 Bi2MoO6可见光催化材料 176

7.2.1 Bi2MoO6的结构 176

7.2.2 Bi2MoO6的制备 177

7.2.3 Bi2MoO6光催化性能的改性 181

参考文献 183

第8章 可见光催化材料的应用 186

8.1 可见光催化降解 186

8.1.1 可见光催化降解染料废水应用实例 186

8.1.2 可见光催化还原无机金属离子 191

8.1.3 光催化降解气体有害物质 194

8.2 光催化应用于有机合成 196

8.2.1 还原-氢转移反应 196

8.2.2 还原羧化反应 197

8.3 光解水制氢 197

8.3.1 半导体光解水制氢的原理 197

8.3.2 光解水制氢反应效率影响因素 198

8.3.3 光解水制氢反应效率提高途径 198

8.4 光电化学、光催化还原CO2 199

8.4.1 光电化学还原CO2 199

8.4.2 光催化还原CO2 200

8.5 光催化杀菌 201

参考文献 202