商品簡介
本書具有較強的技術性和針對性，可供納米光催化材料性能研究及應用領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學校環境工程、化學工程、材料工程及相關專業的師生參閱。
作者簡介
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2.專業性，本書對TiO2基納米材料的基本結構特點、光催化原理、材料改性手段等進行了系統介紹。
3.先進性，光催化材料應用是目前研究熱點，是綠色的環境污染治理技術和潔淨能源生產技術。
序
環境污染和能源短缺是21世紀亟待解決的問題，光催化以其可直接利用太陽能作為光源和室溫下直接反應等特性，成為一種理想的環境污染治理技術和潔淨能源生產技術。1972年，A. Fujishima和K. Honda 在n型半導體TiO2電極上發現了水的光電催化分解作用。以此為契機，開始了以TiO2為代表的半導體金屬氧化物光催化技術的發展，提供了一種理想的能源利用和環境污染治理的方法。
半導體光催化劑作為一種環境友好型光催化劑，其具有獨特的光穩定、抗化學腐蝕性能，對大多數有機物具有很強的吸附降解能力，並且其性能穩定、價格低廉、無毒、光催化活性強，這使其在眾多環境污染治理技術中脫穎而出。以半導體氧化物為催化劑的多相光催化過程可在室溫下利用太陽光驅動光催化氧化及還原反應的發生，具有CO2還原、氧化分解有機污染物、水解制氫、殺菌、防腐、除臭等多方面功能。
本書共分8章，其中第1章系統介紹了光催化的反應機理、光催化活性的影響因素、光催化劑TiO2的製備等內容；第2章～第6章重點介紹了利用金屬改性後的TiO2納米材料光催化還原CO2的研究，對其光催化還原機理進行了初步探討，通過對催化劑及反應條件的優化，探索提高光催化劑還原活性的具體途徑和方法；第7章介紹了TiO2基鎂鋁水滑石光催化氧化活性的相關研究；第8章系統介紹了納米TiO2在廢水處理、氣相有機物降解、染料敏化太陽能電池等領域中的實際應用。全書具有較強的技術性和針對性，可供從事納米光催化材料性能研究及應用領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學校環境工程、化學工程、材料工程及相關專業師生參閱。
本書中的部分研究成果是在臨沂大學博士基金（40618064）、山東省自然科學基金（ZR2016BL27）的支持下取得的。在本書寫作過程中，還得到了臨沂大學資源環境學院多位老師等的協助，在此一併表示衷心的感謝。
限於著者水準及寫作時間，書中難免有疏漏和不妥之處，殷切期望專家和讀者給予批評和指正。
著者
2020年2月
目次
1.1光催化反應機理001
1.2光催化活性的影響因素003
1.2.1晶相結構的影響003
1.2.2粒徑的影響004
1.2.3缺陷的影響005
1.3納米TiO2的製備006
1.3.1化學氣相沉積法006
1.3.2化學氣相水解法006
1.3.3溶膠-凝膠法008
1.3.4水熱法009
1.3.5微乳液法010
1.3.6液相沉澱法011
1.3.7濺射法011
1.3.8脈衝激光沉積012
1.3.9離子注入法012
參考文獻012
第2章納米TiO2光催化材料改性方法017
2.1金屬離子的摻雜改性017
2.2非金屬元素的摻雜改性020
2.2.1氮元素的摻雜021
2.2.2碳元素的摻雜023
2.3共摻雜改性的研究025
2.3.1兩種金屬離子共摻雜改性025
2.3.2兩種非金屬離子共摻雜改性026
2.3.3金屬與非金屬共摻雜改性027
2.4貴金屬沉積的改性029
2.5複合半導體改性030
參考文獻032
第3章Cu改性納米TiO2光催化活性研究038
3.1實驗材料與儀器039
3.2Cu改性TiO2納米粉體製備040
3.2.1溶液配製040
3.2.2溶膠過程040
3.2.3凝膠過程041
3.2.4煆燒過程041
3.2.5研磨過程041
3.3表徵分析方法042
3.3.1X射線衍射分析042
3.3.2透射電鏡分析043
3.3.3X射線光電子能譜043
3.4光催化還原CO2實驗044
3.4.1反應裝置044
3.4.2實驗過程044
3.5結果與討論047
3.5.1X射線衍射（XRD）結果分析047
3.5.2透射電鏡（TEM）結果分析050
3.5.3X射線光電子能譜（XPS）結果分析054
3.5.4Cu改性TiO2光催化還原CO2性能評價057
3.6結論064
參考文獻065
第4章RE改性納米TiO2光催化活性研究067
4.1實驗材料與儀器068
4.2RE改性TiO2納米粉體製備070
4.2.1溶液配製070
4.2.2溶膠過程070
4.2.3凝膠過程070
4.2.4煆燒過程070
4.2.5研磨過程071
4.3表徵分析方法071
4.3.1X射線衍射分析071
4.3.2透射電鏡分析072
4.3.3X射線光電子能譜072
4.4光催化還原CO2實驗072
4.4.1光催化反應還原劑的配製072
4.4.2光催化反應條件及過程073
4.4.3產物測定073
4.5結果與討論074
4.5.1X射線衍射（XRD）結果分析074
4.5.2透射電鏡（TEM）結果分析077
4.5.3X射線光電子能譜（XPS）結果分析082
4.5.4RE改性TiO2光催化還原CO2性能評價085
4.6結論088
參考文獻089
第5章RE與Cu共改性TiO2光催化活性研究091
5.1實驗材料與儀器091
5.2RE與Cu共改性TiO2納米粉體製備092
5.2.1RE-0.6CuT納米粉體的製備092
5.2.2La-20CuT共改性納米粉體093
5.3表徵分析方法093
5.3.1X射線衍射分析093
5.3.2透射電鏡分析094
5.3.3X射線光電子能譜094
5.4光催化還原CO2實驗094
5.4.1光催化反應還原劑的配製094
5.4.2光催化反應條件及過程095
5.4.3產物測定095
5.5結果與討論096
5.5.1RE-0.6CuT納米粉體光催化還原CO2研究096
5.5.2La-20CuT納米粉體光催化還原CO2研究104
5.6結論112
參考文獻113
第6章光催化還原CO2反應條件研究114
6.1催化劑濃度對光催化還原CO2反應影響114
6.2CO2體積流量對光催化還原CO2反應影響115
6.3反應液初始pH值對光催化還原CO2反應影響116
6.3.1光催化反應116
6.3.2Zeta電位測定實驗117
6.3.3實驗結果與討論119
6.4空穴捕獲劑對光催化還原CO2反應影響120
6.5結論122
參考文獻122
第7章TiO2基鎂鋁水滑石光催化活性研究124
7.1水滑石材料特性124
7.1.1水滑石的性質124
7.1.2水滑石的用途127
7.1.3水滑石的合成方法129
7.2TiO2-LDHs光催化氧化性能131
7.2.1試劑與儀器131
7.2.2TiO2-LDHs納米粉體製備132
7.2.3光催化降解甲基橙實驗134
7.2.4表徵及實驗結果分析135
7.3Cu-TiO2-LDHs光催化氧化性能138
7.3.1試劑與儀器138
7.3.2Cu-TiO2-LDHs納米粉體製備139
7.3.3光催化降解甲基橙實驗141
7.3.4表徵及實驗結果分析141
7.4結論145
參考文獻146
第8章納米TiO2的應用149
8.1廢水處理中的應用150
8.1.1液相光催化反應機理150
8.1.2光催化降解廢水中有機物種類151
8.2氣相有機物降解中的應用157
8.2.1氣相光催化反應的機理158
8.2.2氣相光催化中水蒸氣的作用159
8.2.3可氣相光催化降解的有機物種類161
8.3染料敏化太陽能電池中的應用166
8.3.1晶型和粒徑的影響167
8.3.2納米TiO2膜的製備168
8.3.3半導體多孔薄膜電極微結構的控制和優化169
8.3.4電極的修飾170
8.4光催化還原CO2中的應用171
8.4.1CO2的理化性質171
8.4.2CO2的資源化利用172
8.4.3光催化還原CO2研究進展177
8.4.4光催化還原CO2研究存在的主要問題與發展趨勢184
8.5納米TiO2在其他領域中的應用185
8.5.1抗菌功能185
8.5.2防汙除霧功能186
8.5.3空氣淨化功能186
8.5.4化學合成中的應用187
參考文獻188
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