《新型納米光催化材料：製備、表征、理論及套用》是2017年科學出版社出版的圖書
基本介紹
- ISBN：9787030544551
- 出版時間：2017-09-01
內容簡介,目錄,
內容簡介
隨著工業社會的不斷發展，環境污染和能源短缺成為21世紀首先需要解決的問題。在眾多環境污染治理方法中，基於納米氧化物的光催化技術被認為是未來環境淨化的主流技術。它具有節能、高效、綠色環保的優勢，在去除空氣中有害物質、廢水中有機污染物的光催化降解，以及除臭、殺菌和防霉等方面都有重要套用前景。《新型納米光催化材料——製備、表征、理論及套用》是依據作者所在課題組近10年來在科技部國家重大科學研究計畫（973）項目的支持下在納米光催化材料領域的研究成果撰寫而成的一《新型納米光催化材料——製備、表征、理論及套用》。《新型納米光催化材料——製備、表征、理論及套用》較為全面系統地介紹了納米光催化材料的製備、表征、機理、理論計算、性能和套用等內容。第1章主要介紹了納米TiO2的結構、製備、性能和套用；第2章簡要介紹了微弧氧化技術及其在TiO2薄膜製備和光催化領域的套用；第3章至第32章按照納米光催化材料的製備、性能、表征和理論順序撰寫。附錄一綜述了目前發展的先進光催化表征和測試技術。
目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 TiO2的結構特徵與光催化原理 2
1.2.1 TiO2的結構特徵 2
1.2.2 TiO2的光催化原理 4
1.3 TiO2基納米材料的製備方法 5
1.3.1 溶膠-凝膠法 6
1.3.2 水熱法 6
1.3.3 化學氣相沉積法 7
1.3.4 化學氣相水解法 7
1.3.5 粉末固定化TiO2薄膜的製備 7
1.3.6 TiO2沉積薄膜的製備 8
1.3.7 “原位”TiO2薄膜的製備 9
1.4 TiO2基納米材料的摻雜與改性原理及方法 10
1.4.1 納米TiO2材料的複合改性 11
1.4.2 納米TiO2材料的摻雜改性 13
1.5 TiO2光催化機理的研究現狀與進展 22
1.5.1 通過“原位”傅立葉變換紅外光譜研究TiO2光催化的反應路徑 23
1.5.2 利用掃描隧道顯微鏡在原子尺度研究物質在TiO2表面的吸附作用 26
1.5.3 利用高分辨透射電子顯微鏡在原子尺度研究光催化過程和機理 28
1.5.4 其他關於TiO2光催化機理的研究 28
1.6 TiO2基納米材料的套用 29
1.6.1 污水處理 29
1.6.2 空氣淨化 30
1.6.3 殺菌消毒 31
參考文獻 33
第2章 微弧氧化技術介紹 41
2.1 引言 41
2.2 微弧氧化技術及其發展歷程 42
2.3 微弧氧化的原理 43
2.4 微弧氧化薄膜的微結構特徵 44
2.5 微弧氧化的特點 45
2.6 微弧氧化薄膜的性能及其套用 46
2.6.1 機械性能 46
2.6.2 耐腐蝕性 47
2.6.3 生物相容性 47
2.6.4 光催化性能 48
2.6.5 微弧氧化薄膜的套用 48
2.7 微弧氧化TiO2薄膜及其在光催化領域的研究進展與現狀 49
2.7.1 微弧氧化技術製備TiO2薄膜的研究現狀 49
2.7.2 微弧氧化TiO2薄膜在光催化性能方面的研究 52
2.8 微弧氧化金屬氧化物薄膜的製備 54
2.8.1 實驗材料與微弧氧化電源 54
2.8.2 微弧氧化裝置與金屬氧化物薄膜的製備過程 56
參考文獻 57
第3章 半導體複合微弧氧化TiO2薄膜的製備及其光催化性能 61
3.1 引言 61
3.2 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜及其光催化性能 61
3.2.1 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的製備與表征 61
3.2.2 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的形貌及其微結構特徵 63
3.2.3 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的成膜機理 66
3.2.4 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的光催化性能 66
3.3 TiO2/Eu2O3複合薄膜及其光催化性能研究 68
3.3.1 TiO2/Eu2O3複合薄膜的製備與表征 68
3.3.2 TiO2/Eu2O3複合薄膜的形貌及其微結構特徵和成膜機理 69
3.3.3 TiO2/Eu2O3複合薄膜的光催化性能 71
參考文獻 73
第4章 基於化學熱處理的微弧氧化法製備高含量取代型非金屬摻雜TiO2光催化薄膜 75
4.1 引言 75
4.2 高含量取代型N摻雜TiO2薄膜及其光催化性能 76
4.2.1 Ti基體表面離子滲氮處理及N摻雜TiO2薄膜的製備與表征 76
4.2.2 化學熱處理滲N層的微結構特徵 77
4.2.3 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的微結構特徵 79
4.2.4 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的成膜機理 81
4.2.5 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的光催化性能 82
4.3 高含量取代型C摻雜TiO2薄膜及其光催化性能 84
4.3.1 Ti基體表面氣相滲碳及C摻雜TiO2薄膜的製備與表征 84
4.3.2 化學熱處理滲碳層的微結構特徵 84
4.3.3 高含量取代型C摻雜微弧氧化薄膜的微結構特徵 86
4.3.4 高含量取代型C摻雜微弧氧化薄膜的成膜機理 87
4.3.5 高含量取代型C摻雜TiO2薄膜的光催化性能 88
參考文獻 90
第5章 微弧氧化薄膜的微結構特徵：一種納米晶金屬氧化物薄膜 93
5.1 引言 93
5.2 微弧氧化納米晶薄膜製備及熱處理工藝 93
5.3 微弧氧化TiO2薄膜的微結構特徵及其光催化性能 95
5.3.1 微弧氧化TiO2薄膜的微結構特徵及其形成機理 95
5.3.2 高溫處理對TiO2納米晶薄膜微結構和光催化性能的影響 98
5.4 微弧氧化MgO納米晶薄膜的微結構特徵及其腐蝕性能 101
5.4.1 Mg基體表面微弧氧化MgO薄膜的微結構特徵 101
5.4.2 高溫處理對MgO納米晶薄膜微結構和腐蝕性能的影響 103
5.5 微弧氧化Al2O3納米晶薄膜的微結構特徵及其腐蝕性能 105
5.5.1 Al基體表面微弧氧化Al2O3薄膜的微結構特徵 105
5.5.2 高溫處理對Al2O3納米晶薄膜微結構和腐蝕性能的影響 107
參考文獻 109
第6章 導電高分子敏化的TiO2光催化材料及其光催化性能 110
6.1 引言 110
6.2 聚苯胺改性TiO2光催化材料及其光催化性能 111
6.2.1 聚苯胺改性TiO2的結構與形貌 111
6.2.2 聚苯胺改性TiO2的光電性能 115
6.2.3 聚苯胺改性TiO2的光催化性能及機理 116
6.3 聚苯胺改性的磁性TiO2納米光催化材料及其光催化性能 118
6.3.1 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的結構與形貌 118
6.3.2 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的光電性能 120
6.3.3 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的光催化性能及光催化機理 121
6.3.4 PCT三元複合材料的回收實驗 125
6.4 聚吡咯改性的Ag複合TiO2納米纖維光催化材料及其光催化性能 126
6.4.1 PPy-Ag-TiO2複合光催化材料的製備與表征 126
6.4.2 PPy-Ag-TiO2複合光催化材料的光電性能 130
6.4.3 PPy-Ag-TiO2複合光催化材料的光催化性能及光催化機理 133
參考文獻 135
第7章 非溶液法製備Au納米顆粒修飾的ZnO/NiO異質結構及其優異的光催化性能 139
7.1 引言 139
7.2 實驗材料與方法 141
7.3 Au納米顆粒修飾ZnO/NiO異質結構的微結構特徵及其光催化性能 141
參考文獻 149
第8章 納米Cu2O複合電紡TiO2亞微米纖維及其光催化性能研究 152
8.1 引言 152
8.2 Cu2O複合電紡TiO2亞微米纖維的製備 153
8.3 不同比例納米Cu2O/TiO2亞微米纖維複合產物的形貌與微結構表征 154
8.4 不同比例納米Cu2O/TiO2亞微米纖維複合產物的光催化性能 157
8.5 納米Cu2O顆粒尺寸與複合物電子傳輸及光催化性能的關係 158
參考文獻 160
第9章 (001)活性面暴露銳鈦礦+金紅石混晶納米TiO2的製備與光催化性能研究 162
9.1 引言 162
9.2 (001)活性面暴露TiO2的研究現狀與進展 163
9.2.1 (001)活性面暴露TiO2的製備 163
9.2.2 (001)活性面暴露TiO2的改性研究 167
9.2.3 (001)活性面暴露TiO2的其他套用 168
9.3 (001)活性面暴露銳鈦礦+金紅石混晶納米TiO2的製備 168
9.4 HF含量與納米銳鈦礦TiO2(001)面暴露比例的關係 169
9.5 不同(001)面暴露比例納米銳鈦礦TiO2的光催化性能 171
9.6 NH4F添加量與混晶納米TiO2晶型比例及納米銳鈦礦TiO2(001)面暴露比例的關係 171
9.7 不同混晶比例(001)面暴露納米TiO2的光催化性能 174
參考文獻 176
第10章 熱氧化法製備Mo+C共摻雜TiO2及其光催化性能研究 180
10.1 引言 180
10.2 摻雜TiO2提高光催化性能的研究現狀與進展 181
10.2.1 金屬摻雜TiO2的研究現狀與進展 181
10.2.2 非金屬摻雜TiO2的研究現狀與進展 182
10.3 摻雜TiO2的製備與測試 184
10.4 Mo+C共摻雜TiO2的結構特徵及吸收光譜 185
10.5 Mo+C共摻雜TiO2的性能 187
10.5.1 C單摻雜TiO2與Mo+C共摻雜TiO2的光電性能 187
10.5.2 C單摻雜TiO2與Mo+C共摻雜TiO2的光催化性能 188
參考文獻 189
第11章 TiO2金紅石單晶納米棒的合成及其性質 193
11.1 引言 193
11.2 TiO2物相及形貌特性 194
11.3 乙醇和pH值對產物形貌及晶型的影響 197
11.4 反應溫度的影響 199
11.5 反應時間的影響 200
11.6 TiO2納米棒的紫外-可見光吸收譜特性 200
11.7 TiO2納米棒的N2吸附解附特性 201
11.8 TiO2納米棒的生長機理 202
11.9 TiO2納米棒的光催化性能 203
11.9.1 棒狀納米TiO2在可見光下對RB的降解特性 203
11.9.2 RB在紫外線下的降解特性 203
11.9.3 不同光源下RB的降解動力學特性 204
11.9.4 在不同光源下催化性能與P25 的比較 204
參考文獻 205
第12章 TiO2三維結構的合成及其光催化性質 208
12.1 引言 208
12.1.1 TiO2多維結構材料的製備現狀 208
12.1.2 粉末粒度和形貌的控制 210
12.1.3 熱力學平衡態下對晶體生長的控制 211
12.1.4 晶體生長的主要理論 212
12.2 三維結構的微結構特徵 215
12.2.1 產物的物相特徵 215
12.2.2 產物的微觀形貌特徵 216
12.3 三維結構氮氣的吸附特性 220
12.4 三維結構的紫外-可見光吸收譜特徵 221
12.5 各因素對生長形貌晶型的影響 223
12.5.1 水乙醇混合溶液 223
12.5.2 無水乙醇溶液 223
12.5.3 模板上沉積微米球的形貌特徵 225
12.6 生長機理探討 225
12.7 光催化行為評估 228
12.7.1 在可見光下對RhB的降解曲線 228
12.7.2 在紫外線下對RhB的降解曲線 228
參考文獻 230
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 TiO2的結構特徵與光催化原理 2
1.2.1 TiO2的結構特徵 2
1.2.2 TiO2的光催化原理 4
1.3 TiO2基納米材料的製備方法 5
1.3.1 溶膠-凝膠法 6
1.3.2 水熱法 6
1.3.3 化學氣相沉積法 7
1.3.4 化學氣相水解法 7
1.3.5 粉末固定化TiO2薄膜的製備 7
1.3.6 TiO2沉積薄膜的製備 8
1.3.7 “原位”TiO2薄膜的製備 9
1.4 TiO2基納米材料的摻雜與改性原理及方法 10
1.4.1 納米TiO2材料的複合改性 11
1.4.2 納米TiO2材料的摻雜改性 13
1.5 TiO2光催化機理的研究現狀與進展 22
1.5.1 通過“原位”傅立葉變換紅外光譜研究TiO2光催化的反應路徑 23
1.5.2 利用掃描隧道顯微鏡在原子尺度研究物質在TiO2表面的吸附作用 26
1.5.3 利用高分辨透射電子顯微鏡在原子尺度研究光催化過程和機理 28
1.5.4 其他關於TiO2光催化機理的研究 28
1.6 TiO2基納米材料的套用 29
1.6.1 污水處理 29
1.6.2 空氣淨化 30
1.6.3 殺菌消毒 31
參考文獻 33
第2章 微弧氧化技術介紹 41
2.1 引言 41
2.2 微弧氧化技術及其發展歷程 42
2.3 微弧氧化的原理 43
2.4 微弧氧化薄膜的微結構特徵 44
2.5 微弧氧化的特點 45
2.6 微弧氧化薄膜的性能及其套用 46
2.6.1 機械性能 46
2.6.2 耐腐蝕性 47
2.6.3 生物相容性 47
2.6.4 光催化性能 48
2.6.5 微弧氧化薄膜的套用 48
2.7 微弧氧化TiO2薄膜及其在光催化領域的研究進展與現狀 49
2.7.1 微弧氧化技術製備TiO2薄膜的研究現狀 49
2.7.2 微弧氧化TiO2薄膜在光催化性能方面的研究 52
2.8 微弧氧化金屬氧化物薄膜的製備 54
2.8.1 實驗材料與微弧氧化電源 54
2.8.2 微弧氧化裝置與金屬氧化物薄膜的製備過程 56
參考文獻 57
第3章 半導體複合微弧氧化TiO2薄膜的製備及其光催化性能 61
3.1 引言 61
3.2 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜及其光催化性能 61
3.2.1 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的製備與表征 61
3.2.2 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的形貌及其微結構特徵 63
3.2.3 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的成膜機理 66
3.2.4 TiO2/YAG:Ce3+複合薄膜的光催化性能 66
3.3 TiO2/Eu2O3複合薄膜及其光催化性能研究 68
3.3.1 TiO2/Eu2O3複合薄膜的製備與表征 68
3.3.2 TiO2/Eu2O3複合薄膜的形貌及其微結構特徵和成膜機理 69
3.3.3 TiO2/Eu2O3複合薄膜的光催化性能 71
參考文獻 73
第4章 基於化學熱處理的微弧氧化法製備高含量取代型非金屬摻雜TiO2光催化薄膜 75
4.1 引言 75
4.2 高含量取代型N摻雜TiO2薄膜及其光催化性能 76
4.2.1 Ti基體表面離子滲氮處理及N摻雜TiO2薄膜的製備與表征 76
4.2.2 化學熱處理滲N層的微結構特徵 77
4.2.3 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的微結構特徵 79
4.2.4 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的成膜機理 81
4.2.5 高含量取代型N摻雜TiO2微弧氧化薄膜的光催化性能 82
4.3 高含量取代型C摻雜TiO2薄膜及其光催化性能 84
4.3.1 Ti基體表面氣相滲碳及C摻雜TiO2薄膜的製備與表征 84
4.3.2 化學熱處理滲碳層的微結構特徵 84
4.3.3 高含量取代型C摻雜微弧氧化薄膜的微結構特徵 86
4.3.4 高含量取代型C摻雜微弧氧化薄膜的成膜機理 87
4.3.5 高含量取代型C摻雜TiO2薄膜的光催化性能 88
參考文獻 90
第5章 微弧氧化薄膜的微結構特徵：一種納米晶金屬氧化物薄膜 93
5.1 引言 93
5.2 微弧氧化納米晶薄膜製備及熱處理工藝 93
5.3 微弧氧化TiO2薄膜的微結構特徵及其光催化性能 95
5.3.1 微弧氧化TiO2薄膜的微結構特徵及其形成機理 95
5.3.2 高溫處理對TiO2納米晶薄膜微結構和光催化性能的影響 98
5.4 微弧氧化MgO納米晶薄膜的微結構特徵及其腐蝕性能 101
5.4.1 Mg基體表面微弧氧化MgO薄膜的微結構特徵 101
5.4.2 高溫處理對MgO納米晶薄膜微結構和腐蝕性能的影響 103
5.5 微弧氧化Al2O3納米晶薄膜的微結構特徵及其腐蝕性能 105
5.5.1 Al基體表面微弧氧化Al2O3薄膜的微結構特徵 105
5.5.2 高溫處理對Al2O3納米晶薄膜微結構和腐蝕性能的影響 107
參考文獻 109
第6章 導電高分子敏化的TiO2光催化材料及其光催化性能 110
6.1 引言 110
6.2 聚苯胺改性TiO2光催化材料及其光催化性能 111
6.2.1 聚苯胺改性TiO2的結構與形貌 111
6.2.2 聚苯胺改性TiO2的光電性能 115
6.2.3 聚苯胺改性TiO2的光催化性能及機理 116
6.3 聚苯胺改性的磁性TiO2納米光催化材料及其光催化性能 118
6.3.1 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的結構與形貌 118
6.3.2 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的光電性能 120
6.3.3 聚苯胺與CoFe2O4共改性TiO2的光催化性能及光催化機理 121
6.3.4 PCT三元複合材料的回收實驗 125
6.4 聚吡咯改性的Ag複合TiO2納米纖維光催化材料及其光催化性能 126
6.4.1 PPy-Ag-TiO2複合光催化材料的製備與表征 126
6.4.2 PPy-Ag-TiO2複合光催化材料的光電性能 130
6.4.3 PPy-Ag-TiO2複合光催化材料的光催化性能及光催化機理 133
參考文獻 135
第7章 非溶液法製備Au納米顆粒修飾的ZnO/NiO異質結構及其優異的光催化性能 139
7.1 引言 139
7.2 實驗材料與方法 141
7.3 Au納米顆粒修飾ZnO/NiO異質結構的微結構特徵及其光催化性能 141
參考文獻 149
第8章 納米Cu2O複合電紡TiO2亞微米纖維及其光催化性能研究 152
8.1 引言 152
8.2 Cu2O複合電紡TiO2亞微米纖維的製備 153
8.3 不同比例納米Cu2O/TiO2亞微米纖維複合產物的形貌與微結構表征 154
8.4 不同比例納米Cu2O/TiO2亞微米纖維複合產物的光催化性能 157
8.5 納米Cu2O顆粒尺寸與複合物電子傳輸及光催化性能的關係 158
參考文獻 160
第9章 (001)活性面暴露銳鈦礦+金紅石混晶納米TiO2的製備與光催化性能研究 162
9.1 引言 162
9.2 (001)活性面暴露TiO2的研究現狀與進展 163
9.2.1 (001)活性面暴露TiO2的製備 163
9.2.2 (001)活性面暴露TiO2的改性研究 167
9.2.3 (001)活性面暴露TiO2的其他套用 168
9.3 (001)活性面暴露銳鈦礦+金紅石混晶納米TiO2的製備 168
9.4 HF含量與納米銳鈦礦TiO2(001)面暴露比例的關係 169
9.5 不同(001)面暴露比例納米銳鈦礦TiO2的光催化性能 171
9.6 NH4F添加量與混晶納米TiO2晶型比例及納米銳鈦礦TiO2(001)面暴露比例的關係 171
9.7 不同混晶比例(001)面暴露納米TiO2的光催化性能 174
參考文獻 176
第10章 熱氧化法製備Mo+C共摻雜TiO2及其光催化性能研究 180
10.1 引言 180
10.2 摻雜TiO2提高光催化性能的研究現狀與進展 181
10.2.1 金屬摻雜TiO2的研究現狀與進展 181
10.2.2 非金屬摻雜TiO2的研究現狀與進展 182
10.3 摻雜TiO2的製備與測試 184
10.4 Mo+C共摻雜TiO2的結構特徵及吸收光譜 185
10.5 Mo+C共摻雜TiO2的性能 187
10.5.1 C單摻雜TiO2與Mo+C共摻雜TiO2的光電性能 187
10.5.2 C單摻雜TiO2與Mo+C共摻雜TiO2的光催化性能 188
參考文獻 189
第11章 TiO2金紅石單晶納米棒的合成及其性質 193
11.1 引言 193
11.2 TiO2物相及形貌特性 194
11.3 乙醇和pH值對產物形貌及晶型的影響 197
11.4 反應溫度的影響 199
11.5 反應時間的影響 200
11.6 TiO2納米棒的紫外-可見光吸收譜特性 200
11.7 TiO2納米棒的N2吸附解附特性 201
11.8 TiO2納米棒的生長機理 202
11.9 TiO2納米棒的光催化性能 203
11.9.1 棒狀納米TiO2在可見光下對RB的降解特性 203
11.9.2 RB在紫外線下的降解特性 203
11.9.3 不同光源下RB的降解動力學特性 204
11.9.4 在不同光源下催化性能與P25 的比較 204
參考文獻 205
第12章 TiO2三維結構的合成及其光催化性質 208
12.1 引言 208
12.1.1 TiO2多維結構材料的製備現狀 208
12.1.2 粉末粒度和形貌的控制 210
12.1.3 熱力學平衡態下對晶體生長的控制 211
12.1.4 晶體生長的主要理論 212
12.2 三維結構的微結構特徵 215
12.2.1 產物的物相特徵 215
12.2.2 產物的微觀形貌特徵 216
12.3 三維結構氮氣的吸附特性 220
12.4 三維結構的紫外-可見光吸收譜特徵 221
12.5 各因素對生長形貌晶型的影響 223
12.5.1 水乙醇混合溶液 223
12.5.2 無水乙醇溶液 223
12.5.3 模板上沉積微米球的形貌特徵 225
12.6 生長機理探討 225
12.7 光催化行為評估 228
12.7.1 在可見光下對RhB的降解曲線 228
12.7.2 在紫外線下對RhB的降解曲線 228
參考文獻 230
