铋系光催化剂的结构设计与性能调控

新能源是21世纪世界经济具有发展潜力的技术领域之一。光催化技术可以将太阳能转化为电能与化学能。本书涉及光催化过程的基本原理、光催化动力学、光催化过程的典型活性基团、典型半导体光催化剂及新研究热点，以及钒酸铋、氧化铋、卤氧化铋及异质结光催化剂设计与机理研究等方面。广义的光催化技术属于光合作用范畴，可以理解为模仿自然界中的光合作用，实质上是利用太阳能中蕴藏的巨大能量，因此极具发展潜力，也是未来人类解决能源问题不得不面对的基本问题之一。本书既可作为材料科学、化学工程等专业科研人员的参考书，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

前言
第1章 光催化基础 1
1.1 光电催化现象的发现 1
1.2 太阳光谱 2
1.3 氧化还原电位 3
1.4 基于能带的热动力学 5
1.5 半导体光吸收 6
1.6 能带及异质结工程 9
1.7 能带弯曲 17
1.8 量子及等离子体共振效应 21
1.9 晶面工程化 25
1.10 掺杂效应 28
参考文献 32
第2章 光催化动力学模型及典型活性基团 39
2.1 零级反应 40
2.2 一级反应 43
2.3 二级反应 46
2.4 三级反应和其他反应 49
2.5 典型半导体活性基团 51
2.5.1 羟基自由基 51
2.5.2 超氧自由基 53
参考文献 55
第3章 半导体光催化剂分类 59
3.1 氧化物 59
3.2 复合氧化物 64
3.3 含硫化合物 68
3.4 有机半导体 69
3.5 MOFs材料 71
3.6 COFs材料 73
3.7 单原子催化剂 74
参考文献 76
第4章 不同形貌的BiVO4光催化性能评价 83
4.1 概述 83
4.2 晶体结构与光催化活性 86
4.3 物相结构与形貌表征 93
4.4 比表面积 95
4.5 荧光光谱 96
4.6 价带谱 97
4.7 光学性能 98
4.8 电化学性能 98
4.8.1 光生载流子转移速率 98
4.8.2 导带电位 99
4.9 晶体生长分析 100
4.10 光催化性能 101
4.10.1 光催化分解水产氧性能 101
4.10.2 光降解百里酚蓝的光催化性能 102
4.11 光催化机理 103
参考文献 104
第5章 BiVO4光催化剂设计及光催化活性研究 109
5.1 多孔结构BiVO4 109
5.2 BiVO4纳米线及纳米管 114
5.3 BiVO4晶面工程化 116
5.4 BiVO4/BiOX(001) 118
5.5 BiVO4/β-Bi2O3 123
5.6 BiVO4/BiVO4: Er3+, Yb3+ 125
5.7 光催化机理 126
参考文献 135
第6章 BiOI光催化还原CO2性能 141
6.1 概述 141
6.2 物相结构与形貌表征 141
6.3 电化学性能 145
6.4 光学性能 147
6.5 光催化活化能 149
6.6 DFT计算 150
6.7 光催化机理 152
参考文献 155
第7章 BiOCl晶面工程及光催化性能 159
7.1 概述 159
7.2 物相结构与形貌表征 159
7.3 光学性能 163
7.4 电化学性能 164
7.5 光催化性能 166
7.6 光催化活性基团 167
7.7 光催化机理 167
7.7.1 L-BOC光催化机理 167
7.7.2 B-BOC光催化机理 169
参考文献 170
第8章 Bi2O3的晶体结构与光催化性能调控 173
8.1 概述 173
8.2 不同晶型Bi2O3及晶型转变 174
8.3 α-Bi2O3/BiOX核壳结构设计机理 181
8.4 物相结构与形貌表征 183
8.5 光学性能 188
8.6 光催化性能 189
8.7 光催化机理 193
参考文献 197