TIO2 的表面改性及其光催化环境净化应用

本书包括5章内容，第1章为绪论部分；第2章全面概述了TiO2光催化与氟修饰改性；第3章详细概述了TiO2氟效应的应用及光催化活性增强机制；第4章总结了TiO2的微纳结构调控及光催化作用机制；第5章描述了表面改性的TiO2及相应的作用机理。全书以晶面工程为切入点，选取典型的TiO2半导体光催化材料为研究对象，从分子和原子层面探究了晶面效应、形貌调控、异质结构建与催化性能之间的构效关系。特别针对影响光催化效率的三个重要因素（光吸收效率、载流子分离效率和表面反应效率）做了详细案例解析，为光催化体系的构建、优化等基础研究和应用催化技术迭代提供理论支撑和科学参考。

目录
“博士后文库”序言
前言
第1章  绪论 1
1.1  引言 1
1.1.1  环境问题及治理现状 1
1.1.2  能源问题及应对措施 3
1.2  光催化技术 4
1.2.1  光催化原理 4
1.2.2  研究进展 6
1.2.3  面临的问题 7
1.3  TiO2半导体光催化剂的研究进展 8
1.3.1  TiO2的晶体结构和性质 8
1.3.2  合成方法 9
1.3.3  改性策略 10
1.3.4  TiO2表面氟离子修饰 15
1.3.5  氟离子化学诱导调控TiO2形貌 17
1.3.6  氟离子诱导合成高能面TiO2 21
1.3.7  氟修饰TiO2的研究价值 24
1.4  TiO2的光催化应用 26
1.4.1  TiO2光催化在环境治理方面的应用 26
1.4.2  TiO2光催化在能源开发方面的应用 26
1.4.3  TiO2光催化在医学方面的应用 27
1.4.4  TiO2光催化技术在其他方面的应用 27
参考文献 27
第2章  TiO2光催化与氟修饰改性 38
2.1  引言 38
2.2  TiO2光催化中的表面氟效应 39
2.2.1  自由基的影响 41
2.2.2  表面电子效应 43
2.2.3  电子清除效应 45
2.3  TiO2光催化中的氟掺杂效应 46
2.3.1  氟离子掺杂的TiO2 47
2.3.2  TiO2与氟、非金属元素共掺杂 48
2.3.3  TiO2与氟、金属元素共掺杂 49
2.3.4  氟掺杂的TiO2异质结 50
2.4  氟离子介导TiO2的形貌裁剪 50
2.4.1  空心结构的TiO2催化剂 51
2.4.2  高能面TiO2纳米晶 53
2.4.3  TiO2介晶 59
2.5  氟在非TiO2光催化中的作用 61
2.6  氟效应的应用 62
2.6.1  氟在光催化选择性氧化中的作用 62
2.6.2  氟在光催化选择性降解中的作用 63
2.6.3  光催化产氢过程中的氟效应 65
2.6.4  氟在光催化CO2还原中的作用 66
2.6.5  氟对TiO2热稳定性的影响 67
2.6.6  小结 68
参考文献 69
第3章  TiO2氟效应及其光催化活性增强机制 79
3.1  相结构对TiO2表面氟效应的影响研究 79
3.1.1  引言 79
3.1.2  催化剂制备 81
3.1.3  催化剂表征 81
3.1.4  游离羟基自由基的测定 82
3.1.5  结果与讨论 83
3.1.6  小结 96
3.2  空心结构与表面氟修饰对TiO2光催化活性的协同作用 97
3.2.1  引言 97
3.2.2  催化剂制备 98
3.2.3  表征测试 98
3.2.4  结果与讨论 99
3.2.5  小结 105
3.3  氟诱导高能面TiO2的晶面调控与光催化活性 105
3.3.1  引言 105
3.3.2  催化剂制备 106
3.3.3  表征测试 106
3.3.4  结果与讨论 107
3.3.5  小结 118
3.4  热处理对高能面氟掺杂TiO2形貌和光催化活性的影响 118
3.4.1  引言 118
3.4.2  催化剂制备 119
3.4.3  表征测试 119
3.4.4  结果与讨论 120
3.4.5  小结 128
参考文献 130
第4章  TiO2的微纳结构调控及光催化作用机制 135
4.1  多孔TiO2纳米片降解X-3B及NO的性能增强机制 135
4.1.1  引言 135
4.1.2  光催化剂的制备 136
4.1.3  光催化活性评价装置 136
4.1.4  结果与讨论 137
4.1.5  小结 147
4.2  暴露(001)面TiO2纳米片对丙酮的高效光催化氧化 147
4.2.1  引言 147
4.2.2  光催化剂制备 148
4.2.3  光催化活性评价装置 149
4.2.4  结果和讨论 149
4.2.5  小结 160
4.3  结合静电纺丝与水热法合成TiO2纳米纤维 160
4.3.1  引言 160
4.3.2  光催化剂的制备 161
4.3.3  光电转换效率测试 163
4.3.4  结果和讨论 163
4.3.5  小结 172
4.4  TiO2空心微球高光催化氧化丙酮性能增强机制 172
4.4.1  引言 172
4.4.2  光催化剂的制备 174
4.4.3  光催化活性评价装置 175
4.4.4  结果与讨论 175
4.4.5  小结 183
4.5  暴露(001)晶面的锐钛矿相TiO2空心纳米盒及性能增强机制 183
4.5.1  引言 183
4.5.2  光催化剂的制备 185
4.5.3  结果与讨论 186
4.5.4  小结 198
参考文献 198
第5章  TiO2表面改性及光催化机制 207
5.1  含氧空位TiO2空心微球对NO的高效光催化氧化机制 207
5.1.1  引言 207
5.1.2  催化剂的制备 207
5.1.3  结果与讨论 208
5.1.4  小结 218
5.2  TiO2纳米棒组装的rGO@TiO2-NR高效降解X-3B 219
5.2.1  引言 219
5.2.2  光催化剂的制备 219
5.2.3  结果与讨论 220
5.2.4  小结 231
5.3  g-C3N4修饰的TiO2纳米空心盒高效降解X-3B 231
5.3.1  引言 231
5.3.2  光催化剂的制备 232
5.3.3  结果与讨论 233
5.3.4  小结 243
参考文献 243
编后记 248