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商品簡介
名人/編輯推薦
序
目次
書摘/試閱
商品簡介
光催化技術是一種新興高效節能現代綠色環保技術，它是利用光輻射將污染物分解為無毒或毒性較低的物質的過程。在眾多的光催化劑之中，TiO2以其催化性能優良、化學性能穩定、安全無毒、無副作用、使用壽命長等優點而被廣泛使用。
本書是筆者根據多年從事TiO2光催化技術科研和教學經驗編寫而成，全書共7章，分別闡述了二氧化鈦光催化技術發展過程，二氧化鈦光催化反應原理及半導體偶合、金屬離子修飾、貴金屬沉積、兩種元素共同修飾二氧化鈦光催化劑與其它因素對二氧化鈦光催化活性影響。
本書既具有較高的理論參考價值，又有較為廣泛的應用價值，它既可提供科研部門相關專業的科研人員作為學術研究參考，也可供高等院校相關專業的本科生和研究生作為教學用書或參考書。
本書是筆者根據多年從事TiO2光催化技術科研和教學經驗編寫而成，全書共7章，分別闡述了二氧化鈦光催化技術發展過程，二氧化鈦光催化反應原理及半導體偶合、金屬離子修飾、貴金屬沉積、兩種元素共同修飾二氧化鈦光催化劑與其它因素對二氧化鈦光催化活性影響。
本書既具有較高的理論參考價值，又有較為廣泛的應用價值，它既可提供科研部門相關專業的科研人員作為學術研究參考，也可供高等院校相關專業的本科生和研究生作為教學用書或參考書。
名人/編輯推薦
《二氧化鈦光催化活性》編輯推薦：二氧化鈦光催化材料一直是光催化領域的研究熱點，《二氧化鈦光催化活性》是作者多年從事光催化材料研究的總結。
序
世界性的環境污染與生態破壞，使人們對全新無污染的清潔生產給予極大關注。當前對化學家們的要求，大致歸結為：①合理開發和利用能源；②提供性能優異的新材料；③保護環境。光催化技術是一種新興高效節能現代綠色環保技術，光催化技術是在催化劑的作用下，利用光輻射將污染物分解為無毒或毒性較低的物質的過程。在眾多的光催化劑之中，TiO2以其催化性能優良、化學性能穩定、安全無毒、無副作用、使用壽命長等優點而被廣泛使用。從1972年Fujishima和Honda發現受光照射的TiO2微粒上可使水持續地發生氧化還原反應，到美國和西班牙研究者開發的懸浮TiO2水處理系統；從微弱光下環境自凈材料的研究和TiO2雙親特性的發現，直到前不久日本學者通過N摻雜制備的激發波長在可見光范圍內的催化劑，半導體光催化技術以其強氧化性和能利用太陽光等特點吸引著眾多學者。當前，由于人們對飲用水中微污染有機物和空氣中揮發性有機物等的關注，以及持久性污染物和內分泌干擾物概念的提出，具有潛在應用價值的光催化技術更加成為環境保護、化學合成和新材料等領域的研究熱點。該技術具有結構簡單、操作條件容易控制、氧化能力強、無二次污染等優點。
本著作第1章闡述了二氧化鈦光催化技術發展過程；第2章主要闡述TiO2光催化反應原理；第3章著重闡述半導體偶合對二氧化鈦光催化活性的影響；第4章講述金屬離子修飾對二氧化鈦光催化活性影響；第5章介紹貴金屬沉積對二氧化鈦光催化活性的影響；第6章介紹兩種元素共同修飾二氧化鈦光催化劑；第7章闡述其它因素對二氧化鈦光催化活性影響。
本書是著者根據多年從事TiO2光催化技術科研和教學經驗，參考國內外該領域的眾多科研論文及圖書資料編寫而成。目前，國內關于TiO2光催化方面的專著較少見，本著作既具有較高的理論參考價值，又有較為廣泛的應用價值，它既可提供科研部門相關專業的科研人員作為學術研究參考，也可供高等院校相關專業的本科生和研究生作為教學用書或參考書。
本專著得到安徽環境污染物降解與監測省級實驗室建設經費及安徽高校省級自然科學研究重點項目（KJ2012A217），阜陽師范學院科技成果孵化基金項目（2013KJFH01），阜陽師范學院應用化學教學團隊、阜陽師范學院校企合作實踐教育基地建設項目共同資助,在此致以誠摯的謝意。
由于著者的學識水平所限，書中難免有不足之處，還望讀者給予批評指正！
苗慧，崔玉民，張坤2013年9月于阜陽師范學院
本著作第1章闡述了二氧化鈦光催化技術發展過程；第2章主要闡述TiO2光催化反應原理；第3章著重闡述半導體偶合對二氧化鈦光催化活性的影響；第4章講述金屬離子修飾對二氧化鈦光催化活性影響；第5章介紹貴金屬沉積對二氧化鈦光催化活性的影響；第6章介紹兩種元素共同修飾二氧化鈦光催化劑；第7章闡述其它因素對二氧化鈦光催化活性影響。
本書是著者根據多年從事TiO2光催化技術科研和教學經驗，參考國內外該領域的眾多科研論文及圖書資料編寫而成。目前，國內關于TiO2光催化方面的專著較少見，本著作既具有較高的理論參考價值，又有較為廣泛的應用價值，它既可提供科研部門相關專業的科研人員作為學術研究參考，也可供高等院校相關專業的本科生和研究生作為教學用書或參考書。
本專著得到安徽環境污染物降解與監測省級實驗室建設經費及安徽高校省級自然科學研究重點項目（KJ2012A217），阜陽師范學院科技成果孵化基金項目（2013KJFH01），阜陽師范學院應用化學教學團隊、阜陽師范學院校企合作實踐教育基地建設項目共同資助,在此致以誠摯的謝意。
由于著者的學識水平所限，書中難免有不足之處，還望讀者給予批評指正！
苗慧，崔玉民，張坤2013年9月于阜陽師范學院
目次
第1章緒論1
參考文獻2
2第2章光催化反應原理3
2.1光化學基本原理3
2.1.1光化學反應3
2.1.2電子躍遷4
2.2半導體光催化反應理論6
2.2.1半導體光催化的理論基礎6
2.2.2光催化反應熱力學分析12
2.2.3光催化反應動力學分析13
2.2.4光催化反應機理16
參考文獻20
3第3章半導體耦合的影響22
3.1半導體復合類型22
3.1.1半導體舶氳繼甯春23
3.1.2半導體簿緣體復合23
3.2半導體復合方法24
3.2.1簡單的組合24
3.2.2包覆型復合光催化劑38
3.3稀土氧化物TiO2復合光催化劑性能46
3.3.1常見稀土氧化物TiO2復合光催化劑46
3.3.2稀土摻雜TiO2光催化劑47
3.3.3稀土元素對TiO2基光催化劑的主要影響49
3.3.4含有稀土元素的新型光催化劑49
參考文獻51
4第4章金屬離子修飾二氧化鈦56
4.1修飾離子的種類57
4.1.1Rh3+修飾TiO2復合體系58
4.1.2釩修飾TiO2體系61
4.2摻雜離子的電荷和半徑的影響65
4.2.1Yb摻雜TiO2體系66
4.2.2Mn摻雜TiO2體系69
4.3摻雜離子的電位的影響74
4.3.1鎢摻雜的TiO2體系74
4.3.2鑭摻雜的TiO2體系78
4.4摻雜離子濃度的影響84
4.5過渡金屬摻雜TiO2催化劑的光催化活性85
4.6金屬離子修飾TiO2的機理90
4.6.1TiO2光催化機理90
4.6.2離子修飾TiO2機理91
參考文獻92
5第5章貴金屬沉積的影響97
5.1貴金屬負載方法97
5.2負載貴金屬對TiO2光催化活性的影響97
5.3貴金屬負載作用機理99
5.4載AgTiO2光催化劑100
5.4.1二氧化鈦納米管的TEM照片100
5.4.2二氧化鈦納米管的XRD圖譜101
5.4.3二氧化鈦納米管的EDS譜圖101
5.4.4紫外部杉吸收光譜103
5.5載PtTiO2納米管108
5.5.1形貌及晶型分析108
5.5.2TNTs負載Pt納米晶后的TEM和HRTEM照片109
5.5.3比表面積及孔徑分析110
5.5.4吸收光譜分析112
5.5.5光催化性能比較112
5.6載Ag、Au、PtTiO2光催化劑114
5.6.1二氧化鈦納米管的TEM和SEM照片114
5.6.2TiO2納米管XRD圖116
5.6.3納米管的TEM照片116
5.7載Ag@AgClTiO2光催化劑117
5.7.1TiO2NTs的TEM照片117
5.7.2TiO2NTs的XRD譜117
5.7.3Ag@AgCl/TiO2NTs的TEM照片119
5.7.4TiO2NTs負載Ag@AgCl前后的Raman光譜120
5.7.5Ag@AgCl/TiO2NTs的UVVis光譜120
參考文獻122
6第6章兩種元素共同修飾TiO2光催化劑124
6.1Bi和I共同修飾TiO2光催化劑124
6.1.1BiOI/TiO2催化劑的結構124
6.1.2BiOI/TiO2光催化活性126
6.1.3UVVis分析128
6.1.4PL光譜128
6.2La和Sr共同修飾TiO2光催化劑130
6.2.1催化劑結構130
6.2.2光催化活性134
6.2.3催化劑的穩定性135
6.2.4甲基橙溶液在納米光催化劑表面上的吸附量136
6.2.5UVVis分析137
6.2.6PL分析138
參考文獻139
7第7章其它因素對TiO2光催化活性的影響141
7.1半導體的光敏化對TiO2光催化活性的影響141
7.2電化學輔助光催化法對光催化活性的影響143
7.2.1光電反應體系的影響143
7.2.2空氣電極改性對光催化反應活性的影響144
7.2.3光電協同對光催化降解效果的影響145
7.3半導體與黏土交聯對光催化反應活性的影響147
7.4半導體表面羥基及表面結構對光催化反應活性的影響149
7.5外加氧化劑和體系pH值對光催化反應活性的影響150
7.6溫度和光強對光催化反應活性的影響151
參考文獻152
參考文獻2
2第2章光催化反應原理3
2.1光化學基本原理3
2.1.1光化學反應3
2.1.2電子躍遷4
2.2半導體光催化反應理論6
2.2.1半導體光催化的理論基礎6
2.2.2光催化反應熱力學分析12
2.2.3光催化反應動力學分析13
2.2.4光催化反應機理16
參考文獻20
3第3章半導體耦合的影響22
3.1半導體復合類型22
3.1.1半導體舶氳繼甯春23
3.1.2半導體簿緣體復合23
3.2半導體復合方法24
3.2.1簡單的組合24
3.2.2包覆型復合光催化劑38
3.3稀土氧化物TiO2復合光催化劑性能46
3.3.1常見稀土氧化物TiO2復合光催化劑46
3.3.2稀土摻雜TiO2光催化劑47
3.3.3稀土元素對TiO2基光催化劑的主要影響49
3.3.4含有稀土元素的新型光催化劑49
參考文獻51
4第4章金屬離子修飾二氧化鈦56
4.1修飾離子的種類57
4.1.1Rh3+修飾TiO2復合體系58
4.1.2釩修飾TiO2體系61
4.2摻雜離子的電荷和半徑的影響65
4.2.1Yb摻雜TiO2體系66
4.2.2Mn摻雜TiO2體系69
4.3摻雜離子的電位的影響74
4.3.1鎢摻雜的TiO2體系74
4.3.2鑭摻雜的TiO2體系78
4.4摻雜離子濃度的影響84
4.5過渡金屬摻雜TiO2催化劑的光催化活性85
4.6金屬離子修飾TiO2的機理90
4.6.1TiO2光催化機理90
4.6.2離子修飾TiO2機理91
參考文獻92
5第5章貴金屬沉積的影響97
5.1貴金屬負載方法97
5.2負載貴金屬對TiO2光催化活性的影響97
5.3貴金屬負載作用機理99
5.4載AgTiO2光催化劑100
5.4.1二氧化鈦納米管的TEM照片100
5.4.2二氧化鈦納米管的XRD圖譜101
5.4.3二氧化鈦納米管的EDS譜圖101
5.4.4紫外部杉吸收光譜103
5.5載PtTiO2納米管108
5.5.1形貌及晶型分析108
5.5.2TNTs負載Pt納米晶后的TEM和HRTEM照片109
5.5.3比表面積及孔徑分析110
5.5.4吸收光譜分析112
5.5.5光催化性能比較112
5.6載Ag、Au、PtTiO2光催化劑114
5.6.1二氧化鈦納米管的TEM和SEM照片114
5.6.2TiO2納米管XRD圖116
5.6.3納米管的TEM照片116
5.7載Ag@AgClTiO2光催化劑117
5.7.1TiO2NTs的TEM照片117
5.7.2TiO2NTs的XRD譜117
5.7.3Ag@AgCl/TiO2NTs的TEM照片119
5.7.4TiO2NTs負載Ag@AgCl前后的Raman光譜120
5.7.5Ag@AgCl/TiO2NTs的UVVis光譜120
參考文獻122
6第6章兩種元素共同修飾TiO2光催化劑124
6.1Bi和I共同修飾TiO2光催化劑124
6.1.1BiOI/TiO2催化劑的結構124
6.1.2BiOI/TiO2光催化活性126
6.1.3UVVis分析128
6.1.4PL光譜128
6.2La和Sr共同修飾TiO2光催化劑130
6.2.1催化劑結構130
6.2.2光催化活性134
6.2.3催化劑的穩定性135
6.2.4甲基橙溶液在納米光催化劑表面上的吸附量136
6.2.5UVVis分析137
6.2.6PL分析138
參考文獻139
7第7章其它因素對TiO2光催化活性的影響141
7.1半導體的光敏化對TiO2光催化活性的影響141
7.2電化學輔助光催化法對光催化活性的影響143
7.2.1光電反應體系的影響143
7.2.2空氣電極改性對光催化反應活性的影響144
7.2.3光電協同對光催化降解效果的影響145
7.3半導體與黏土交聯對光催化反應活性的影響147
7.4半導體表面羥基及表面結構對光催化反應活性的影響149
7.5外加氧化劑和體系pH值對光催化反應活性的影響150
7.6溫度和光強對光催化反應活性的影響151
參考文獻152
書摘/試閱
在圖4—14和圖4—15中，與P25相比，所有經過Mn摻雜的樣品對羅丹明B的降解均具有較高的可見光催化活性，與其吸收光譜分析中Mn—TiO2系列樣品在可見光區域的較強吸收結果一致。樣品對羅丹明8的降解效率隨著Mn摻雜量的增加而降低，歸因于在Mn含量較低時，Mn離子可捕獲光生電子，從而使光生電子一空穴有效分離，抑制了光生電子和空穴的復合，延長了載流子的壽命。當Mn摻雜量超過一定量時，由于俘獲載流子陷阱之間的平均距離降低，使電子一空穴的復合速率隨摻雜濃度的增加而增加，從而降低了光催化性能。同時，從XRD分析結果中可以看出，Mn摻雜量較低時催化劑具有更好的銳鈦礦晶型結構和更小的晶粒尺寸，導致其較高的光催化活性。隨著Mn摻雜量的增加，樣品的粒徑逐漸增大，意味著其比表面積相應減小，不利于界面光催化反應的進行，從而使其反應活性降低。
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