光催化材料的研究和应用涉及的领域非常宽，包括材料、能源、环境和生命起源等。目前，光催化研究内容大体分为：分解水或相关溶液制氢、太阳能电池、光伏器件、大规模污水处理、氮和碳的光化学固定、光催化环境净化材料、光催化反应化学等。
本书在定义光催化反应、光催化剂概念的基础上，阐述了光催化剂设计、制备与修饰基础；光催化反应的基本机制，包括光催化剂的工作原理和反应过程动力学。对半导体表面光诱导电荷过程、金属半导体纳米结构界面的光诱导过程做了比较深入的介绍。在此基础上，结合环境发展的需求，重点介绍了光催化环境净化材料的工作原理、目前的应用发展状况和发展趋势。与以往不同的是，本书中介绍的很多内容是作者的研究组的研究结果，这使本书在一定程度上更贴近光催化研究领域的前沿和光催化环境净化材料的应用市场，反映了该领域科研关注的问题和工业应用反馈的信息。
本书可作为高等院校化学和材料专业和相关专业学生的课外读物，也可作为相关专业研究生和专业技术人员的参考书。 |
自从1972年Fujishima和Honda（Nature,1972,238：37）发现光照TiO2半导体电极可以分解水制氢以来，开始了非均相光催化的新纪元。从那时起，化学、物理学、化学工程学和材料学的专家们努力探索和了解半导体光催化的基本过程，研制新的光催化材料，使以半导体光催化为基础的材料研究和应用得到迅速发展。光催化材料领域涉及范围非常宽，包括材料、能源、环境和生命起源等。目前，光催化研究大体分为：分解水或相关溶液制氢、太阳能电池、大规模污水处理、氮和碳的光化学固定、光催化环境净化材料、光催化有机、无机反应化学等。近年来，光催化在环境净化方面的研究和应用成为最活跃的领域，在实际应用中取得了激动人心的成果。但是，到目前为止，无论是在相关研究领域或工业界，对于光催化的概念、反应机制、光催化剂的工作原理、纳米光催化、可见光催化及其相关材料的科学和技术的发展及应用仍然存在模糊认识，对光催化净化环境材料的作用机制、使用条件和应用范围还缺少了解。
本书将在理论和应用两个方面介绍光催化及纳米光催化环境材料。在简要介绍光催化的概念、反应机理和动力学、光催化剂设计与制备基础上，对半导体表面光诱导电荷过程、金属半导体纳米结构界面做比较深入介绍的基础上，阐述光催化环境净化材料的发展趋势和应用。本书可作为高等院校化学和材料专业和相关专业学生的课外读物，也可作为相关专业研究生和专业技术人员的参考书。
借此机会，对于编者所在的实验室的同事和研究生，特别是对王传义、刘云、张志颖、温宝妹、蒋仲杰、李广勤、张森等博士或博士研究生表示感谢！本书的部分内容取自他们的工作成果及论文。还要感谢国家自然科学基金委员会（20573126、90306003、20173275、29573141）多年来的指导、支持和帮助！感谢国家重点基础研究发展计划（973：2007CB613304）的资助！感谢中国科学院知识创新工程的支持和资助！
由于作者水平和知识面有限，本书的不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
刘春艳2007年9月于北京 |
1基本概念2
11光催化反应及光催化剂2
12光催化反应的类型3
2半导体的光催化反应机制4
21带隙激发4
22去活化过程6
23半导体光催化反应机理7
231初级过程8
232次级过程8
24反应过程动力学9
25影响光催化反应的因素11
251光催化剂类型11
252环境影响13
参考文献15
1TiO2光催化剂18
11TiO2的晶体结构18
12TiO2的能带结构与带隙20
13能带弯曲和Schotky势垒23
2非TiO2可见光光催化剂25
3TiO2光催化剂的设计与制备28
4TiO2纳米晶30
41TiO2纳米晶的合成31
411溶胶凝胶法31
4111水溶液中的TiO2纳米晶合成32
4112非水溶液中的TiO2纳米晶合成32
412水热法33
413反胶束方法34
414其他合成方法35
415TiO2纳米晶的尺寸、晶相和形态控制37
4151尺寸控制37
4152晶相控制38
4153形态控制39
42TiO2纳米晶的X射线衍射的性质42
43TiO2纳米晶的电子性质43
44TiO2纳米晶的光学性质45
5板钛矿型TiO247
参考文献51
1溶胶凝胶模板法54
2水热或溶剂热法55
3其他合成方法57
4一维二氧化钛纳米结构的修饰58
41掺杂59
42包覆59
参考文献63
1复合半导体67
11宽带隙半导体修饰68
12窄带隙半导体修饰69
13修饰用半导体的尺寸效应70
2染料敏化72
3金属沉积73
31金属纳米颗粒在光活性氧化物上的光化学沉积75
32金属支持体的光谱性质76
321表面等离子体共振吸收76
322表面增强拉曼散射效应77
33沉积金属的电子结构与电子储池效应78
331电子结构和界面特性78
332沉积金属的电子储池效应79
34光化学性质80
341染料光敏化80
342光催化活性82
4金属掺杂83
5非金属掺杂85
6TiO2基固体超强酸光催化剂87
7多元化修饰技术89
8光催化剂的负载91
参考文献92
1模板法制备中空TiO296
11表面修饰模板法96
12层层组装模板法98
13一步法99
14气泡模板法99
15生物模板法100
2在离子液体中制备空心微球103
3利用Ostwald生长机理制备TiO2空心球103
4试剂指导法制备介孔TiO2104
参考文献107
1光催化在基础有机化学研究中的应用110
11有机物分子的光催化氧化111
12光催化还原112
13光催化异构化113
14光催化取代113
2光催化固氮固碳114
3光催化在环境治理方面的应用115
31光催化氧化能力116
32光致超亲水性116
33污水处理120
34空气净化123
35抗菌、防霉、除臭126
参考文献127
1自清洁玻璃132
2自清洁涂料134
参考文献138
1高级氧化反应的类型142
11Fenton反应142
111Fenton反应机理142
112类Fenton反应144
1121PhotoFenton［UV/H2O2/Fe2+(Fe3+)］
氧化技术144
1122Fe(ox)3-3/H2O2/hν氧化技术145
1123Fenton反应的影响因素145
12过氧化氢组合体系145
121UV/H2O2体系146
122UV/O3体系147
123O3/H2O2体系147
124UV/O3/H2O2体系148
125其他体系：多杂合含氧酸盐H2O2光催化体系148
2高级氧化与光催化149
3高级氧化与光催化体系的应用151
参考文献153
扉页由封面设计做
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