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| 內容簡介： |
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《半导体异相光催化：热动力学机制研究和实验论证》系统论述了半导体异相光催化的热动力学机制并讨论了相关实验，内容涉及光催化的研究进展、热力学和功效应、数学物理分析和实验论证。从宏观热力学角度出发，论述了光催化中光生载流子功效应及与光催化效应的关联，并通过掺杂、调节光强和双光束诱导等实验进行了论证。综合分析了光催化物理化学过程，建立了动力学模型，讨论了半导体颗粒和纳米管的光催化动力学，分析了缺陷和光催化反应器对光催化活性的影响。《半导体异相光催化：热动力学机制研究和实验论证》重视物理客观规律，并力求用通俗的语言简述物理化学理论和实验方法。《半导体异相光催化：热动力学机制研究和实验论证》可作为半导体光电化学、半导体电化学和半导体光催化等领域的研究生教材和相关研究领域科技人员的参考读物。
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| 目錄：
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前言
第1章 绪论
1.1 半导体光催化作用原理
1.2 光催化动力学过程
1.3 光催化剂的种类
1.3.1 具有d0电子构形阳离子的氧化物光催化剂
1.3.2 影响d0金属氧化物的光催化活性的因素
1.4 光催化过程的第一原理研究
1.5 光催化剂的应用
1.5.1 有机污染物的处理
1.5.2 无机污染物的处理
1.5.3 太阳能转化和利用
1.6 光催化研究现状
1.6.1 掺杂
1.6.2 材料表面改性
1.6.3 应用外部条件来控制TiO2的形成和光催化过程
1.6.4 使用异质结形态的光催化剂
1.6.5 使用染料敏化的可见光诱导方式
1.6.6 使用其他光催化剂利用可见光
1.6.7 TiO2纳米结构材料
1.7 TiO2薄膜的制备方法简介
1.7.1 溶液法
1.7.2 溅射法
1.7.3 磁控溅射法制备自洁净玻璃的应用前景
参考文献
第2章 半导体物理基础
2.1 半导体中载流子的平衡浓度
2.2 半导体光吸收的特征
2.3 非平衡载流子和复合过程
2.4 输运现象
第3章 异相光催化的热动力学基础和论证
3.1 理论描述
3.1.1 Gibbs自由能变化和能量损失
3.1.2 带隙、温度、载流子扩散长度和光强对ΔG的影响
3.1.3 表面复合和界面迁移对ΔG的影响
3.2 利用光催化过程中ΔG评价光催化过程
3.3
TiO2薄膜光电导的测量及其与|Fn—Fp|的关系
3.3.1 本征和无电离的情形
3.3.2 n型半导体
3.3.3 p型半导体
3.4 光电导和光催化效率之间的关系
3.4.1 实验描述和相关数据表征
3.4.2 Raman表征
3.4.3 XPS分析
3.4.4 UV-vis分析
3.4.5 PL光谱分析
3.4.6 光电导和暗电导的测试表征
3.4.7 光催化活性表征
3.5 分析和讨论
3.6 小结
参考文献
第4章 光生载流子的功效应与光催化效果的关系及双光束诱导光催化
4.1 N掺杂TiO2的结构和光催化效应研究
4.1.1 实验部分
4.1.2 实验结果
4.1.3 分析和讨论
4.2 V掺杂TiO2的结构和光催化效应研究
4.2.1 实验部分
4.2.2 实验结果
4.2.3 分析和讨论
4.3 光学强度的变化与光催化性能的关系
4.3.1 实验部分
4.3.2 实验结果
4.4 TiO2双光子吸收
4.4.1 实验部分
4.4.2 实验结果
4.5 双光束诱导光催化过程
4.5.1 实验部分
4.5.2 实验结果
4.6 双光束诱导在气相光催化中的应用
4.6.1 实验部分
4.6.2 实验结果
4.7 小结
参考文献
第5章 半导体光催化动力学的数学物理研究
5.1 纳米TiO2颗粒的光催化动力学模型
5.1.1 半导体中光生载流子的输运过程
5.1.2 表面复合和界面迁移
5.1.3 表面载流子连续性条件
5.1.4 分析和讨论
5.1.5 小结
5.2 TiO2纳米管阵列的光催化动力学模型
5.2.1 理论模型
5.2.2 表面复合和空穴界面迁移
5.2.3 分析和讨论
5.2.4 小结
参考文献
第6章 光催化动力学分析——缺陷和反应器参数的影响
6.1 缺陷对光催化动力学的影响
6.1.1 理论模型描述
6.1.2 光生空穴在表面上的产生
6.1.3 表面复合和界面迁移
6.1.4 表面处连续性条件和量子效率
6.1.5 分析和讨论
6.1.6 小结
6.2 圆柱形反应器的异相光催化动力学分析
6.2.1 光催化反应器中的光学传输
6.2.2 间接迁移模式
6.2.3 特征强吸附的情形
6.2.4 分析和讨论
6.2.5 小结
参考文献
第7章 开路短路、外加偏压和构建微宏观异质结的光催化过程
7.1 TiO2开路与短路情形下光催化过程
7.2 外加偏压对光催化的影响
7.2.1 分析和讨论
7.2.2 小结
7.3 TiO2-CeO2复合半导体微观异质结的光催化
7.3.1 实验部分
7.3.2 实验结果
7.3.3 分析和讨论
7.3.4 光生载流子的迁移过程
7.3.5 小结
7.4 TiO2WO3叠层薄膜的光催化过程
7.4.1 实验部分
7.4.2 分析和讨论
7.4.3 XPS分析
7.4.4 小结
参考文献
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| 內容試閱：
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第1 章绪论
20 世纪70 年代，日本学者Honda 和Fujishima 首先采用单晶TiO2
光电极在偏压条件实现了水的光解[1]，成功制备了H2
和O2。这就是著名的Honda-Fujishima效应，其意义在于开创了一种可行的产生H2
的方法，为制备绿色清洁能源提供了有效手段。20 世纪70 年代爆发了全球石油危机，以TiO2 等为代表的宽带半导体光解水制备H2
的技术受到了全球科学家的广泛关注，直到现在仍然是全世界的研究热点。随后，又发现受光辐照的TiO2
材料不但可分解水，同时也可用来降解有机污染物质，能将大部分有毒有机物质深度氧化而最终无害化处理。因此，Honda-Fujishima
效应的发现标志着半导体多相催化新时代的开始，从全新意义上预示了TiO2 等光催化材料在能源和环境领域的广阔应用前景。
相比其他环境净化处理技术，异相光催化有望直接利用太阳光来降解消除污染物质，不需要消耗额外人造能源，是一种名副其实的绿色环保技术，引起了世界各国政府和科学家的极大兴趣。TiO2
等常见宽带半导体氧化物材料也成为真正意义上的生态环境材料材料。由于“后工业时代”环境污染的加剧和无害化处理的需求，以TiO2
为主的光催化技术已成为人们极其关注的一个研究方向，每年都有大量相关论文发表，并有多项专利注册。半导体异相光催化涉及光生载流子的产生、复合、漂移、扩散和界面迁移等多个方面的物理化学过程，是一个关联材料、化学和物理的全新跨学科领域，涉及很多科学问题。因此，以TiO2
为代表的宽带半导体材料的光催化技术及其体现的特殊物理化学性质，将在今后很长一段时间内是国内外的研究热点。
常规TiO2
光催化剂的开发研究一直以粉末光催化剂为主[26]，受其他因素制约，其活性难以提高。近年来，随着纳米科技的发展，形如介孔材料[79]、纳米线[10]、纳米管[11]
和其他分级结构形态的TiO2
光催化的研究也活跃起来。由于纳米尺度光催化材料一般具备较高的表面积和表面能，因而其光催化性能也较好。目前纳米超结构光催化材料的研究已逐渐成为光催化研究重点。虽然人们希望通过微结构调控等手段来获得高活性光催化剂，但TiO2
等光催化剂的光催化性能受到材料本身、热力学和动力学方面因素的限制，其机制研究也至关重要，可为光催化研究提供理论指导。目前，人们发明了多种方法来制备TiO2
基和其他类
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