本書主要介紹了納米TiO2材料光催化還原CO2的相關研究成果，對TiO2分別與CuO和鎂鋁水滑石復合后的光催化特性進行了探討和研究，并對TiO2納米材料的光催化原理、制備方法，以及其在廢水處理、氣相有機物降解、染料敏化太陽能電池等相關應用進行了系統(tǒng)的分析。
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(huán)境工程、化學工程、材料工程及相關專業(yè)的師生參閱。
衛(wèi)靜，臨沂大學資源環(huán)境學院，講師，主要從事TiO2基納米光催化降解環(huán)境污染物的研究，博士學習期間，參與國家自然科學基金“光催化還原CO2制CH3OH的反應動力學研究”（20776103），完成各年度進展及項目結(jié)題報告的撰寫；作為項目負責人立項山東省高等學校科技計劃項目一項，“RE-CuO/TiO2復合材料光催化還原CO2研究”（J13LC02），2013.01 – 2015.12，已結(jié)題；作為項目負責人立項山東省自然科學基金項目一項，“Ti基納米管陣列光催化還原CO2研究”（ZR2016BL27），2016.12-2018.11。
第1章光催化劑的機理與結(jié)構(gòu)001
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(jié)構(gòu)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的制備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液相沉淀法011
1.3.7濺射法011
1.3.8脈沖激光沉積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復合半導體改性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納米粉體制備040
3.2.1溶液配制040
3.2.2溶膠過程040
3.2.3凝膠過程041
3.2.4煅燒過程041
3.2.5研磨過程041
3.3表征分析方法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(jié)果與討論047
3.5.1X射線衍射（XRD）結(jié)果分析047
3.5.2透射電鏡（TEM）結(jié)果分析050
3.5.3X射線光電子能譜（XPS）結(jié)果分析054
3.5.4Cu改性TiO2光催化還原CO2性能評價057
3.6結(jié)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納米粉體制備070
4.2.1溶液配制070
4.2.2溶膠過程070
4.2.3凝膠過程070
4.2.4煅燒過程070
4.2.5研磨過程071
4.3表征分析方法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制072
4.4.2光催化反應條件及過程073
4.4.3產(chǎn)物測定073
4.5結(jié)果與討論074
4.5.1X射線衍射（XRD）結(jié)果分析074
4.5.2透射電鏡（TEM）結(jié)果分析077
4.5.3X射線光電子能譜（XPS）結(jié)果分析082
4.5.4RE改性TiO2光催化還原CO2性能評價085
4.6結(jié)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納米粉體制備092
5.2.1RE-0.6CuT納米粉體的制備092
5.2.2La-20CuT共改性納米粉體093
5.3表征分析方法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制094
5.4.2光催化反應條件及過程095
5.4.3產(chǎn)物測定095
5.5結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(zhì)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納米粉體制備132
7.2.3光催化降解甲基橙實驗134
7.2.4表征及實驗結(jié)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納米粉體制備139
7.3.3光催化降解甲基橙實驗141
7.3.4表征及實驗結(jié)果分析141
7.4結(jié)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膜的制備168
8.3.3半導體多孔薄膜電極微結(jié)構(gòu)的控制和優(yōu)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(zhì)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(fā)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防污除霧功能186
8.5.3空氣凈化功能186
8.5.4化學合成中的應用187
參考文獻188
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