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内容简介

　　随着工业社会的不断发展，环境污染和能源短缺成为21世纪首先需要解决的问题。在众多环境污染治理方法中，基于纳米氧化物的光催化技术被认为是未来环境净化的主流技术。它具有节能、高效、绿色环保的优势，在去除空气中有害物质、废水中有机污染物的光催化降解，以及除臭、杀菌和防霉等方面都有重要应用前景。《新型纳米光催化材料——制备、表征、理论及应用》是依据作者所在课题组近10年来在科技部国家重大科学研究计划（973）项目的支持下在纳米光催化材料领域的研究成果撰写而成的一《新型纳米光催化材料——制备、表征、理论及应用》。《新型纳米光催化材料——制备、表征、理论及应用》较为全面系统地介绍了纳米光催化材料的制备、表征、机理、理论计算、性能和应用等内容。第1章主要介绍了纳米TiO2的结构、制备、性能和应用；第2章简要介绍了微弧氧化技术及其在TiO2薄膜制备和光催化领域的应用；第3章至第32章按照纳米光催化材料的制备、性能、表征和理论顺序撰写。附录一综述了目前发展的先进光催化表征和测试技术。

目录

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 TiO2的结构特征与光催化原理 2
1.2.1 TiO2的结构特征 2
1.2.2 TiO2的光催化原理 4
1.3 TiO2基纳米材料的制备方法 5
1.3.1 溶胶-凝胶法 6
1.3.2 水热法 6
1.3.3 化学气相沉积法 7
1.3.4 化学气相水解法 7
1.3.5 粉末固定化TiO2薄膜的制备 7
1.3.6 TiO2沉积薄膜的制备 8
1.3.7 “原位”TiO2薄膜的制备 9
1.4 TiO2基纳米材料的掺杂与改性原理及方法 10
1.4.1 纳米TiO2材料的复合改性 11
1.4.2 纳米TiO2材料的掺杂改性 13
1.5 TiO2光催化机理的研究现状与进展 22
1.5.1 通过“原位”傅里叶变换红外光谱研究TiO2光催化的反应路径 23
1.5.2 利用扫描隧道显微镜在原子尺度研究物质在TiO2表面的吸附作用 26
1.5.3 利用高分辨透射电子显微镜在原子尺度研究光催化过程和机理 28
1.5.4 其他关于TiO2光催化机理的研究 28
1.6 TiO2基纳米材料的应用 29
1.6.1 污水处理 29
1.6.2 空气净化 30
1.6.3 杀菌消毒 31
参考文献 33
第2章 微弧氧化技术介绍 41
2.1 引言 41
2.2 微弧氧化技术及其发展历程 42
2.3 微弧氧化的原理 43
2.4 微弧氧化薄膜的微结构特征 44
2.5 微弧氧化的特点 45
2.6 微弧氧化薄膜的性能及其应用 46
2.6.1 机械性能 46
2.6.2 耐腐蚀性 47
2.6.3 生物相容性 47
2.6.4 光催化性能 48
2.6.5 微弧氧化薄膜的应用 48
2.7 微弧氧化TiO2薄膜及其在光催化领域的研究进展与现状 49
2.7.1 微弧氧化技术制备TiO2薄膜的研究现状 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 微弧氧化金属氧化物薄膜的制备 54
2.8.1 实验材料与微弧氧化电源 54
2.8.2 微弧氧化装置与金属氧化物薄膜的制备过程 56
参考文献 57
第3章 半导体复合微弧氧化TiO2薄膜的制备及其光催化性能 61
3.1 引言 61
3.2 TiO2/YAG:Ce3+复合薄膜及其光催化性能 61
3.2.1 TiO2/YAG:Ce3+复合薄膜的制备与表征 61
3.2.2 TiO2/YAG:Ce3+复合薄膜的形貌及其微结构特征 63
3.2.3 TiO2/YAG:Ce3+复合薄膜的成膜机理 66
3.2.4 TiO2/YAG:Ce3+复合薄膜的光催化性能 66
3.3 TiO2/Eu2O3复合薄膜及其光催化性能研究 68
3.3.1 TiO2/Eu2O3复合薄膜的制备与表征 68
3.3.2 TiO2/Eu2O3复合薄膜的形貌及其微结构特征和成膜机理 69
3.3.3 TiO2/Eu2O3复合薄膜的光催化性能 71
参考文献 73
第4章 基于化学热处理的微弧氧化法制备高含量取代型非金属掺杂TiO2光催化薄膜 75
4.1 引言 75
4.2 高含量取代型N掺杂TiO2薄膜及其光催化性能 76
4.2.1 Ti基体表面离子渗氮处理及N掺杂TiO2薄膜的制备与表征 76
4.2.2 化学热处理渗N层的微结构特征 77
4.2.3 高含量取代型N掺杂TiO2微弧氧化薄膜的微结构特征 79
4.2.4 高含量取代型N掺杂TiO2微弧氧化薄膜的成膜机理 81
4.2.5 高含量取代型N掺杂TiO2微弧氧化薄膜的光催化性能 82
4.3 高含量取代型C掺杂TiO2薄膜及其光催化性能 84
4.3.1 Ti基体表面气相渗碳及C掺杂TiO2薄膜的制备与表征 84
4.3.2 化学热处理渗碳层的微结构特征 84
4.3.3 高含量取代型C掺杂微弧氧化薄膜的微结构特征 86
4.3.4 高含量取代型C掺杂微弧氧化薄膜的成膜机理 87
4.3.5 高含量取代型C掺杂TiO2薄膜的光催化性能 88
参考文献 90
第5章 微弧氧化薄膜的微结构特征：一种纳米晶金属氧化物薄膜 93
5.1 引言 93
5.2 微弧氧化纳米晶薄膜制备及热处理工艺 93
5.3 微弧氧化TiO2薄膜的微结构特征及其光催化性能 95
5.3.1 微弧氧化TiO2薄膜的微结构特征及其形成机理 95
5.3.2 高温处理对TiO2纳米晶薄膜微结构和光催化性能的影响 98
5.4 微弧氧化MgO纳米晶薄膜的微结构特征及其腐蚀性能 101
5.4.1 Mg基体表面微弧氧化MgO薄膜的微结构特征 101
5.4.2 高温处理对MgO纳米晶薄膜微结构和腐蚀性能的影响 103
5.5 微弧氧化Al2O3纳米晶薄膜的微结构特征及其腐蚀性能 105
5.5.1 Al基体表面微弧氧化Al2O3薄膜的微结构特征 105
5.5.2 高温处理对Al2O3纳米晶薄膜微结构和腐蚀性能的影响 107
参考文献 109
第6章 导电高分子敏化的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的结构与形貌 111
6.2.2 聚苯胺改性TiO2的光电性能 115
6.2.3 聚苯胺改性TiO2的光催化性能及机理 116
6.3 聚苯胺改性的磁性TiO2纳米光催化材料及其光催化性能 118
6.3.1 聚苯胺与CoFe2O4共改性TiO2的结构与形貌 118
6.3.2 聚苯胺与CoFe2O4共改性TiO2的光电性能 120
6.3.3 聚苯胺与CoFe2O4共改性TiO2的光催化性能及光催化机理 121
6.3.4 PCT三元复合材料的回收实验 125
6.4 聚吡咯改性的Ag复合TiO2纳米纤维光催化材料及其光催化性能 126
6.4.1 PPy-Ag-TiO2复合光催化材料的制备与表征 126
6.4.2 PPy-Ag-TiO2复合光催化材料的光电性能 130
6.4.3 PPy-Ag-TiO2复合光催化材料的光催化性能及光催化机理 133
参考文献 135
第7章 非溶液法制备Au纳米颗粒修饰的ZnO/NiO异质结构及其优异的光催化性能 139
7.1 引言 139
7.2 实验材料与方法 141
7.3 Au纳米颗粒修饰ZnO/NiO异质结构的微结构特征及其光催化性能 141
参考文献 149
第8章 纳米Cu2O复合电纺TiO2亚微米纤维及其光催化性能研究 152
8.1 引言 152
8.2 Cu2O复合电纺TiO2亚微米纤维的制备 153
8.3 不同比例纳米Cu2O/TiO2亚微米纤维复合产物的形貌与微结构表征 154
8.4 不同比例纳米Cu2O/TiO2亚微米纤维复合产物的光催化性能 157
8.5 纳米Cu2O颗粒尺寸与复合物电子传输及光催化性能的关系 158
参考文献 160
第9章 (001)活性面暴露锐钛矿+金红石混晶纳米TiO2的制备与光催化性能研究 162
9.1 引言 162
9.2 (001)活性面暴露TiO2的研究现状与进展 163
9.2.1 (001)活性面暴露TiO2的制备 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的其他应用 168
9.3 (001)活性面暴露锐钛矿+金红石混晶纳米TiO2的制备 168
9.4 HF含量与纳米锐钛矿TiO2(001)面暴露比例的关系 169
9.5 不同(001)面暴露比例纳米锐钛矿TiO2的光催化性能 171
9.6 NH4F添加量与混晶纳米TiO2晶型比例及纳米锐钛矿TiO2(001)面暴露比例的关系 171
9.7 不同混晶比例(001)面暴露纳米TiO2的光催化性能 174
参考文献 176
第10章 热氧化法制备Mo+C共掺杂TiO2及其光催化性能研究 180
10.1 引言 180
10.2 掺杂TiO2提高光催化性能的研究现状与进展 181
10.2.1 金属掺杂TiO2的研究现状与进展 181
10.2.2 非金属掺杂TiO2的研究现状与进展 182
10.3 掺杂TiO2的制备与测试 184
10.4 Mo+C共掺杂TiO2的结构特征及吸收光谱 185
10.5 Mo+C共掺杂TiO2的性能 187
10.5.1 C单掺杂TiO2与Mo+C共掺杂TiO2的光电性能 187
10.5.2 C单掺杂TiO2与Mo+C共掺杂TiO2的光催化性能 188
参考文献 189
第11章 TiO2金红石单晶纳米棒的合成及其性质 193
11.1 引言 193
11.2 TiO2物相及形貌特性 194
11.3 乙醇和pH值对产物形貌及晶型的影响 197
11.4 反应温度的影响 199
11.5 反应时间的影响 200
11.6 TiO2纳米棒的紫外-可见光吸收谱特性 200
11.7 TiO2纳米棒的N2吸附解附特性 201
11.8 TiO2纳米棒的生长机理 202
11.9 TiO2纳米棒的光催化性能 203
11.9.1 棒状纳米TiO2在可见光下对RB的降解特性 203
11.9.2 RB在紫外线下的降解特性 203
11.9.3 不同光源下RB的降解动力学特性 204
11.9.4 在不同光源下催化性能与P25 的比较 204
参考文献 205
第12章 TiO2三维结构的合成及其光催化性质 208
12.1 引言 208
12.1.1 TiO2多维结构材料的制备现状 208
12.1.2 粉末粒度和形貌的控制 210
12.1.3 热力学平衡态下对晶体生长的控制 211
12.1.4 晶体生长的主要理论 212
12.2 三维结构的微结构特征 215
12.2.1 产物的物相特征 215
12.2.2 产物的微观形貌特征 216
12.3 三维结构氮气的吸附特性 220
12.4 三维结构的紫外-可见光吸收谱特征 221
12.5 各因素对生长形貌晶型的影响 223
12.5.1 水乙醇混合溶液 223
12.5.2 无水乙醇溶液 223
12.5.3 模板上沉积微米球的形貌特征 225
12.6 生长机理探讨 225
12.7 光催化行为评估 228
12.7.1 在可见光下对RhB的降解曲线 228
12.7.2 在紫外线下对RhB的降解曲线 228
参考文献 230
第1
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