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第一章 光化学基础 1

一、光的能量与波长 1

二、热化学与光化学 5

三、光对分子的作用 6

四、光物理过程与光化学过程 13

参考文献 17

第二章 半导体光物理与光化学 18

第一节 半导体光物理 18

一、半导体的能级结构 19

二、半导体的光吸收 21

三、半导体的吸收光谱 22

四、半导体的发射光谱 23

第二节 半导体电子性质 26

一、带边位置 26

二、空间电荷层和能带弯曲 28

三、平带电位 30

四、半导体催化剂的光激发 32

五、半导体的光致电荷分离 39

六、半导体催化剂表面光生电子的迁移 39

一、氧化钛三种晶相的物理性质对比 44

第三节 二氧化钛的结构与性质 44

二、TiO2的晶格和电子结构 45

三、TiO2的结构转变 49

参考文献 50

第三章 TiO2光催化原理与催化剂改性 51

第一节 TiO2光催化反应原理 51

一、光催化反应原理 51

二、光催化反应步骤 52

三、氧在光催化氧化反应中的作用 54

一、光催化反应类型 55

第二节 光催化反应类型 55

二、光催化与光化学和热催化反应关系 57

第三节 TiO2光催化活性 59

一、热力学因素 59

二、动力学因素 64

三、热处理对纳米TiO2光催化活性影响机理 69

第四节 TiO2光催化技术存在问题 74

第五节 TiO2光催化剂改性 76

一、贵金属沉积 77

二、复合半导体 79

三、离子掺杂 80

四、光敏化 87

五、表面还原处理 88

六、表面螯合及衍生作用 88

七、超强酸化 89

第六节 光催化与其他技术耦合 91

一、微波场助光催化 92

二、热催化与光催化的耦合 95

第七节 TiO2光催化剂失活与再生 96

一、TiO2气固多相光催化反应的催化剂失活 96

三、光催化与电催化的耦合 96

二、TiO2液固多相光催化反应的催化剂失活 100

三、研究光催化剂失活的常用方法 104

四、解决催化剂失活问题的途径 106

第八节 光催化研究的新动向 109

一、新结构光催化剂 109

二、复合光催化剂 109

三、负载助催化剂和添加剂 110

四、硫化镉 111

参考文献 112

第四章 TiO2光催化剂的合成 118

第一节 液相法合成TiO2 119

一、液相沉淀法 119

二、溶胶－凝胶法 121

三、醇盐水解沉淀法 126

四、微乳液法 126

五、水热法 128

第二节 气相法合成TiO2 129

一、TiCl4氢氧焰水解法 129

二、TiCl4气相氧化法 129

三、钛醇盐气相氧化法 131

四、钛醇盐气相水解法 132

五、钛醇盐气相热解法 133

参考文献 135

第五章 光催化研究方法 136

第一节 光催化反应器 136

一、实验室光催化反应器 136

二、光催化反应时间控制器 138

三、实用型光催化反应器 139

第二节 分析方法 142

第三节 光催化研究过程的分析方法 155

一、目标物的分析方法 156

二、终产物分析 159

三、中间产物分析方法 162

四、中间产物毒性分析 166

第四节 动力学研究 168

一、吸附在光催化降解中的作用 168

二、光催化降解动力学方程式 169

三、吸附对光催化反应动力学方程式的影响 172

参考文献 174

第一节 制备方法对Ag/TiO2光催化活性的影响 176

第六章 光生电子的传输与捕获 176

一、Ag/TiO2光催化剂的制备 177

二、催化剂活性 178

第二节 Ag担载量变化对TiO2光催化活性的影响机理 183

一、Ag担载量变化对TiO2光催化活性的影响 183

二、TiO2表面Ag分布与形貌 185

三、Ag/TiO2的光谱特征 185

四、Ag担载量变化影响TiO2催化活性的机理 187

第三节 Ag担载对TiO2界面光生电子传输与捕获的影响 189

一、电子顺磁共振测试 189

二、无氧条件下Ag/TiO2和TiO2活性 193

三、氧气流量对Ag/TiO2活性的影响 194

四、H2O2对TiO2和Ag/TiO2光催化活性的影响 195

五、Ag担载对TiO2界面光生电子传输与捕获的影响 196

第四节 Ag/TiO2对Cr（Ⅵ）的光催化还原 197

一、Cr6＋在Ag/TiO2和TiO2上的吸附 198

二、pH对Cr6＋光催化还原的影响 198

三、空穴捕获剂对Cr6＋光催化还原的影响 201

四、Ag担载提高TiO2光催化还原活性的作用机理 202

参考文献 203

第七章 光催化氧化技术的应用 206

第一节 有机污染物的光催化降解 207

一、液相条件下有机污染物的光催化降解 214

二、气相有机污染物的光催化降解 248

第二节 无机污染物的处理 259

一、金属离子的光催化还原 260

二、无机阴离子或气体有害物质的降解 272

第三节 光催化分解水制氢 273

一、水的太阳能光解 273

二、半导体光催化水解制氢 274

三、新的光催化剂和反应体系 277

第四节 TiO2界面的超亲水性 280

一、TiO2薄膜的超亲水性机理 281

二、TiO2超亲水性薄膜的制备 283

三、影响TiO2薄膜超亲水性的因素 283

四、改善超亲水性的措施 290

五、TiO2超亲水性能的应用 291

第五节 光催化杀菌 296

一、TiO2的光催化杀菌机理 297

二、TiO2光催化杀菌特点 300

三、TiO2光催化杀菌过程的超微结构 302

四、影响TiO2膜光催化抗菌材料性能的因素 304

五、TiO2光催化抗菌材料性能的提高 305

六、TiO2光催化杀菌技术的应用 308

七、研究与发展方向 311

第六节 光催化合成反应 312

一、还原——氢转移反应 312

二、还原羧化反应 313

三、氧化反应 313

四、复合氧化还原反应 314

参考文献 315

第八章 光电催化原理与应用 323

第一节 光电催化原理 324

第二节 光电催化电极 326

第三节 光电催化反应器 327

第四节 光电催化反应的影响因素 329

一、外加电压 329

二、外加电流 329

三、pH值的影响 331

四、氧的作用 334

五、电子接受剂 335

参考文献 337

六、光电催化在实际水处理中的应用前景 337

第九章 光电化学研究方法 340

第一节 表面光电压谱和场诱导表面光电压谱 341

第二节 电化学阻抗谱 343

一、电化学阻抗谱 343

二、EIS研究光电催化反应 344

三、EIS实验装置 344

四、光电催化反应的机理、步骤及EIS模型 344

五、光电催化反应的RDS 346

参考文献 350