《光催化材料的製備科學》是2023年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：光催化材料的製備科學
- 作者：余家國
- 出版時間：2023年8月1日
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030761040
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《光催化材料的製備科學》以推動實現碳達峰、碳中和為契機，以半導體光催化理論為基礎，闡述典型光催化材料的製備科學，詳細介紹了TiO2、ZnO、g-C3N4、CdS、鉍系光催化劑、碳基光催化劑和梯形異質結光催化劑等典型光催化材料的發展歷史，系統綜合了各類光催化材料的基本性質，並著重探討了各類光催化材料的製備原理和光催化機理。
圖書目錄
叢書序
前言
第1章 TiO2和TiO2纖維光催化材料的靜電紡絲製備 1
1.1 TiO2光催化劑 1
1.1.1 TiO2的物理化學性質 2
1.1.2 TiO2的能帶結構 3
1.1.3 TiO2的光催化原理 3
1.1.4 TiO2的製備方法 6
1.1.5 TiO2光催化劑的起源與發展 8
1.2 靜電紡絲技術 16
1.2.1 靜電紡絲技術的起源與歷史 17
1.2.2 靜電紡絲原理及裝置 17
1.2.3 靜電紡絲的影響因素 18
1.3 TiO2纖維靜電紡絲製備 19
1.3.1 實心TiO2納米纖維 19
1.3.2 空心TiO2納米纖維 21
1.3.3 核殼TiO2納米纖維 24
1.3.4 TiO2納米纖維的修飾 26
1.4 小結與展望 46
參考文獻 47
第2章 ZnO和分級結構ZnO光催化材料的水熱製備 55
2.1 水熱法製備ZnO簡述 55
2.1.1 水熱合成原理 55
2.1.2 水熱合成注意事項與安全性 56
2.1.3 ZnO的基本物理性質 57
2.1.4 ZnO晶體結構 59
2.1.5 水熱法製備納米ZnO 60
2.2 ZnO的成核及生長機理 61
2.2.1 一般鹼溶液中生長 62
2.2.2 氨和六亞甲基四胺輔助生長 63
2.3 分級結構增強光催化活性的機理 64
2.3.1 改進分子的擴散/傳輸動力 64
2.3.2 增強光吸收 65
2.3.3 增大比表面積 66
2.4 分級結構ZnO的製備方法 67
2.4.1 模板法 67
2.4.2 無模板法 71
2.5 分級ZnO的修飾及異質結 76
2.5.1 與半導體材料複合 76
2.5.2 摻雜ZnO 80
2.5.3 與貴金屬複合 83
2.5.4 與碳材料複合 85
2.6 小結與展望 89
參考文獻 90
第3章 石墨相氮化碳（g-C3N4）的改性與性能增強 95
3.1 g-C3N4的發展歷史、基本性質和製備方法 95
3.1.1 g-C3N4的發展歷史 95
3.1.2 g-C3N4的基本性質和製備方法 96
3.1.3 g-C3N4的等電點 98
3.2 增強光生電荷產生能力的改性策略 99
3.2.1 空心結構 99
3.2.2 元素摻雜 100
3.2.3 分子改性 102
3.3 提高光生電荷分離效率的改性策略 103
3.3.1 超薄納米片結構 103
3.3.2 高結晶氮化碳材料 105
3.3.3 單原子金屬/氮化碳複合材料 107
3.3.4 石墨烯/氮化碳複合材料 109
3.4 促進表面催化反應過程的改性策略 112
3.4.1 多孔結構 112
3.4.2 表面缺陷 113
3.4.3 MOF/氮化碳複合材料 113
3.4.4 LDH/氮化碳複合材料 115
3.4.5 金屬助催化劑的晶面調控 116
3.5 小結與展望 118
參考文獻 119
第4章 CdS光催化劑的形貌調控 125
4.1 CdS的基本特徵、製備方法及發展歷史 125
4.1.1 CdS的基本特徵 125
4.1.2 CdS的製備方法 126
4.1.3 CdS光催化劑的發展歷史 131
4.2 CdS量子點的製備原理與方法 134
4.2.1 CdS量子點的特徵 134
4.2.2 熱注入法製備CdS量子點 135
4.2.3 離子交換法製備CdS量子點 141
4.2.4 化學浴沉積法製備CdS量子點 142
4.2.5 溶劑熱法製備CdS量子點 143
4.3 CdS納米顆粒的製備原理與方法 144
4.3.1 CdS納米顆粒的特徵 144
4.3.2 熱煅燒法製備CdS納米顆粒 145
4.3.3 聲化學法製備CdS納米顆粒 146
4.3.4 微波輔助合成法製備CdS納米顆粒 147
4.3.5 溶劑熱法製備CdS納米顆粒 150
4.3.6 化學浴沉積法製備CdS納米顆粒 151
4.4 CdS納米棒（線）的製備原理與方法 154
4.4.1 CdS納米棒的特徵 154
4.4.2 種子生長法製備CdS納米棒 154
4.4.3 溶劑熱法製備CdS納米棒 156
4.4.4 熱注入法製備CdS納米棒 158
4.4.5 微波輔助合成法製備CdS納米棒 159
4.5 CdS納米片的製備原理與方法 160
4.5.1 CdS納米片的特徵 160
4.5.2 溶劑熱法製備CdS納米片 160
4.5.3 微波輔助合成法製備CdS納米片 161
4.5.4 離子交換法製備CdS納米片 162
4.5.5 熱煅燒法製備CdS納米片 164
4.6 CdS空心球的製備原理與方法 165
4.6.1 CdS空心球的特徵 165
4.6.2 硬模板法製備CdS空心球 166
4.6.3 軟模板法製備CdS空心球 169
4.6.4 無模板法製備CdS空心球 169
4.7 小結與展望 170
參考文獻 171
第5章 Bi系光催化劑的製備與形貌調控 180
5.1 Bi系光催化劑的優缺點 180
5.2 製備原理 183
5.3 鹵氧化鉍的形貌調控 186
5.3.1 控制暴露晶面 186
5.3.2 構築分級結構 190
5.4 Bi2O2CO3的製備 194
5.4.1 四方形納米片的製備 195
5.4.2 分級結構的製備 195
5.5 Bi系固溶體的製備 198
5.6 其他Bi系光催化材料 200
5.7 小結與展望 205
參考文獻 205
第6章 碳材料在光催化材料中的套用 213
6.1 碳基光催化材料的發展歷史和基本性質 213
6.2 碳材料的製備方法 215
6.3 碳材料在光催化反應中的角色 216
6.3.1 載體作用 216
6.3.2 增加吸附和活性位點 219
6.3.3 電子捕獲和傳輸介質 222
6.3.4 助催化劑 229
6.3.5 光敏化作用 233
6.3.6 光催化劑 236
6.3.7 帶隙收窄效應 237
6.4 碳材料在光催化反應中的功能增強策略 238
6.4.1 表面化學功能化 239
6.4.2 摻雜調控 241
6.4.3 界面調控 242
6.5 小結與展望 245
參考文獻 246
第7章 S型異質結光催化劑 252
7.1 S型異質結的提出 252
7.1.1 異質結光催化劑的發展 252
7.1.2 異質結結構的分類及特點 254
7.2 S型異質結構建原理 264
7.3 S型異質結的套用 266
7.3.1 水裂解 267
7.3.2 CO2還原 269
7.3.3 殺菌 272
7.3.4 污染物降解 274
7.4 小結與展望 275
參考文獻 276
第8章 雙助催化劑在光催化材料中的套用 282
8.1 助催化劑科學原理 282
8.2 助催化劑的作用 283
8.3 雙助催化劑設計原則 284
8.4 光催化反應中助催化劑的類型及發展歷程 285
8.4.1 雙金屬助催化劑 289
8.4.2 金屬和金屬氧化物複合雙助催化劑 293
8.4.3 金屬和金屬硫化物複合雙助催化劑 295
8.4.4 金屬和石墨烯複合雙助催化劑 296
8.4.5 石墨烯和金屬氧化物複合雙助催化劑 300
8.4.6 石墨烯和金屬硫化物複合雙助催化劑 300
8.5 雙助催化劑的表界面調控 302
8.5.1 隨機沉積的雙助催化劑 303
8.5.2 晶面選擇性沉積的雙助催化劑 303
8.5.3 核殼結構的雙助催化劑 307
8.6 雙助催化劑在光催化分解水中的套用 310
8.7 雙助催化劑在光催化CO2還原中的套用 311
8.8 小結與展望 312
參考文獻 313
第9章 g-C3N4基晶體結構模型的構建和性質 322
9.1 概述 322
9.2 g-C3N4的晶胞結構 323
9.2.1 g-C3N4模型的來源 323
9.2.2 g-C3N4模型晶胞參數的調控 324
9.2.3 g-C3N4量子點 326
9.2.4 g-C3N4納米管 327
9.3 非金屬原子摻雜 328
9.3.1 摻雜模型的構建 328
9.3.2 摻雜模型的幾何結構 331
9.3.3 摻雜模型的電子性質和光學性質 332
9.3.4 非金屬原子共摻雜 334
9.4 金屬原子修飾 335
9.4.1 模型的構建 335
9.4.2 模型的電子性質和光學性質 337
9.5 g-C3N4基複合物體系 339
9.5.1 g-C3N4基複合物模型的構建 339
9.5.2 g-C3N4基複合物體系的電子性質和光學性質 342
9.5.3 單分子、化合物團簇和單質量子點修飾g-C3N4體系 346
9.6 g-C3N4表面的分子吸附與反應 348
9.6.1 g-C3N4表面的分子吸附 348
9.6.2 g-C3N4表面的CO2還原反應 350
9.6.3 g-C3N4表面的N2還原反應 352
9.6.4 g-C3N4表面的產氫反應 353
9.6.5 g-C3N4表面的NO氧化反應 355
9.7 小結與展望 356
參考文獻 357
