本書在介紹非均相光催化反應概念、機理、動力學、材料制備和應用的基礎上，對半導體的結(jié)構和表面修飾、光誘導電荷轉(zhuǎn)移過程、金屬-半導體界面納米結(jié)構調(diào)控做了比較深入的探討。在理論和應用兩個方面討論了光催化材料在環(huán)境污染物分解、分解水制氫、二氧化碳光化學還原和光催化有機合成等領域的應用。介紹了近二十年來蓬勃發(fā)展的光催化劑及其應用，如金屬有機骨架化合物、鈣鈦礦類光催化劑、共軛聚合物光催化劑、碳點光功能材料等，希望能給讀者帶來新的認識和啟示。
本書可作為高等院校光催化相關專業(yè)研究生教材和專業(yè)技術人員的參考書。
劉春艷，中國科學院理化技術研究所研究員。長期從事超細粒子制備和性能、光催化和納米光催化環(huán)境凈化材料研究。在金屬、半導體及其復合超細粒子制備和性能、納米結(jié)構的表面和界面性質(zhì)與功能化研究方面積累了豐富的經(jīng)驗。特別在以下三方面進行了創(chuàng)造性工作：（1）金屬/半導體異質(zhì)結(jié)構研究；（2）尺寸、結(jié)構與形態(tài)可控的納米材料結(jié)構設計與制備；（3）同屬晶種核殼結(jié)構材料制備與性能研究。代表性著作有：譯著《照相感光度——理論和機理》，河北教育出版社，2002；《納米光催化與光催化環(huán)境凈化材料》，化學工業(yè)出版社，2008。
劉云，中國科學院理化技術研究所副研究員。研究領域包括：（1）光催化材料的設計、合成、表/界面性能及應用研究；（2）碳發(fā)光材料合成、發(fā)光機理及其表/界面的化學與光化學；（3）光功能材料在環(huán)境、能源方面的應用研究。
第1章 非均相光催化基礎 001
1.1 基本概念 001
1.1.1 光催化反應及光催化劑 001
1.1.2 光催化反應的類型 002
1.2 半導體的光催化反應機制 003
1.2.1 帶隙激發(fā) 003
1.2.2 去活化過程 004
1.2.3 半導體光催化反應機理 005
1.2.4 反應過程動力學 007
1.2.5 影響光催化反應的因素 008
參考文獻 013
第2章 TiO2光催化劑 014
2.1 TiO2光催化劑的結(jié)構 014
2.1.1 TiO2的晶體結(jié)構 014
2.1.2 TiO2的能帶結(jié)構與帶隙 016
2.1.3 能帶彎曲和Schotky勢壘 018
2.2 TiO2晶體的X射線衍射的性質(zhì) 020
2.3 TiO2晶體的電子性質(zhì) 021
2.4 TiO2晶體的光學性質(zhì) 023
2.5 TiO2光催化劑的設計與制備 024
2.5.1 TiO2納米晶體 025
2.5.2 TiO2納米晶體的制備 027
2.5.3 TiO2納米晶體的尺寸、晶相和形態(tài)控制 031
2.5.4 板鈦礦型TiO2 035
2.5.5 TiO2一維納米結(jié)構 038
2.5.6 空洞結(jié)構納微米TiO2 042
參考文獻 051
第3章 非TiO2光催化劑 055
3.1 過渡金屬復合物 056
3.2 鎘離子與硫?qū)僭亟M成的ⅡB-ⅥA族半導體光催化劑 057
3.3 金屬-有機骨架結(jié)構 058
3.3.1 MOF組裝和結(jié)構 058
3.3.2 MOF作為光催化劑的反應機制 059
3.3.3 MOF在水污染物治理中的應用 060
3.4 鈣鈦礦型光催化劑 060
3.4.1 鈣鈦礦光催化反應機制 061
3.4.2 鈣鈦礦光催化劑的發(fā)展 063
3.5 共軛聚合物類光催化劑（有機聚合物半導體光催化劑） 067
3.5.1 類石墨相氮化碳（g-C3N4） 068
3.5.2 共價有機骨架聚合物 073
3.5.3 共軛微孔聚合物 075
3.5.4 線型和梯形共軛聚合物 076
3.5.5 共軛超分子自組裝光催化劑 078
參考文獻 080
第4章 光催化劑的表面修飾 084
4.1 復合半導體 085
4.1.1 寬帶隙半導體修飾 085
4.1.2 窄帶隙半導體修飾 086
4.1.3 修飾用半導體的尺寸效應 087
4.2 染料敏化 089
4.3 金屬沉積 090
4.3.1 金屬納米顆粒在光活性氧化物上的光化學沉積 091
4.3.2 金屬-載體的光譜性質(zhì) 092
4.3.3 金屬沉積誘導的光化學性質(zhì)改變 098
4.4 金屬摻雜 100
4.5 非金屬摻雜 101
4.6 TiO2基固體超強酸光催化劑 104
4.7 多元化修飾技術 105
4.8 光催化劑的負載 107
4.9 Z型異質(zhì)結(jié)結(jié)構光催化劑 108
4.10 一維納米結(jié)構的表面修飾 110
4.10.1 摻雜 110
4.10.2 包覆 111
參考文獻 113
第5章 高級氧化反應 116
5.1 高級氧化反應的類型 118
5.1.1 Fenton反應 118
5.1.2 Fenton反應機理 118
5.1.3 類Fenton反應 119
5.1.4 Fenton反應的影響因素 120
5.1.5 過氧化氫組合體系 121
5.1.6 其他體系：雜多酸鹽/H2O2光催化體系 123
5.2 高級氧化與光催化 123
5.3 高級氧化與光催化體系的應用 125
參考文獻 126
第6章 光催化在基礎有機化學研究中的應用 128
6.1 有機化合物的光催化反應 128
6.1.1 有機化合物的光催化氧化 128
6.1.2 有機化合物的光催化還原 128
6.1.3 有機化合物的光催化異構化 130
6.1.4 有機化合物的光催化取代 131
6.2 光催化在基礎有機合成中的應用 131
6.2.1 光催化有機合成的基本過程 132
6.2.2 影響光催化有機合成效率和選擇性的因素 133
6.2.3 代表性的光催化有機合成反應 137
6.2.4 光催化劑在選擇性有機合成中的應用 138
參考文獻 147
第7章 光催化環(huán)境凈化材料 149
7.1 光催化在環(huán)境治理方面的應用 149
7.1.1 光催化氧化能力 150
7.1.2 光致超親水性 150
7.2 利用光催化反應處理污水 153
7.3 空氣凈化 156
7.4 抗菌、防霉、除臭 157
參考文獻 158
第8章 非均相光催化在能源領域的應用 159
8.1 光催化分解水制氫 159
8.1.1 助催化劑 160
8.1.2 犧牲劑 164
8.2 CO2的光催化還原 169
8.2.1 CO2光催化還原反應機制 170
8.2.2 TiO2催化的CO2光還原反應 171
8.2.3 MOF在CO2非均相光催化還原反應中的應用 172
8.2.4 CO2光催化還原反應在環(huán)境和能源方面的利用 173
參考文獻 174
第9章 碳點及其復合物的光催化反應 176
9.1 碳點的分類及電子結(jié)構 176
9.2 碳點的光譜性能 178
9.2.1 “自上而下法”合成的碳點的光譜特性 178
9.2.2 “自下而上法”合成碳點的光譜特征 180
9.2.3 “有機全合成法”合成碳點 182
9.3 碳點在非均相光催化過程中的作用 184
9.3.1 光催化劑 184
9.3.2 光敏劑 185
9.3.3 轉(zhuǎn)光劑 187
9.4 碳點在光催化領域中的應用 187
9.4.1 有機光合成 187
9.4.2 光催化分解水產(chǎn)氫 188
9.4.3 CO2光還原 190
9.4.4 污染物治理 190
參考文獻 192
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