人工光合作用催化剂

本书系统地讲述船舶与海洋工程流体力学的基本理论，重点讲述水为代表的不可压缩流体。全书共分为六章。主要内容有：流体的基本性质、流体力学基本方程、流体力学相似理论、粘性流体的流动、理想流体的流动、水波流动。本书各章均有一定数量的程序源代码、物理试验介绍、观看数值模拟和物理试验的二维码、船舶与海洋工程领域的例题和习题。本书可作为高等学校船舶与海洋工程专业及相近专业本科生流体力学课程的教材，也可作为从事上述专业科技人员的参考书。

序
前言
第1章 概述1
1.1 人工光合作用催化剂的概念1
1.2 人工光合作用催化剂的发展历史2
1.2.1 分解水制氢催化剂2
1.2.2 二氧化碳还原催化剂6
1.2.3 氮还原制氨催化剂11
参考文献14
第2章 人工光合作用催化剂的合成22
2.1 气相合成法22
2.1.1 物理气相沉积法22
2.1.2 化学气相沉积法26
2.2 液相合成法28
2.2.1 水热（溶剂热）合成法29
2.2.2 沉淀法32
2.2.3 挥发法33
2.2.4 界面扩散法33
2.2.5 溶胶-凝胶法34
2.2.6 微波合成法35
2.2.7 电化学沉积法35
2.2.8 静电纺丝法36
2.3 固相合成法38
2.3.1 球磨法38
2.3.2 高温合成法38
2.3.3 晶种诱导合成法39
参考文献40
第3章 人工光合作用催化剂的表征47
3.1 显微学表征技术47
3.1.1 扫描电子显微镜47
3.1.2 透射电子显微镜57
3.1.3 扫描隧道显微镜67
3.1.4 原子力显微镜74
3.1.5 小结79
3.2 X射线表征技术81
3.2.1 X射线源81
3.2.2 X射线衍射84
3.2.3 X射线光电子能谱91
3.2.4 X射线吸收光谱97
3.2.5 小结103
3.3 谱学表征技术103
3.3.1 紫外-可见吸收光谱103
3.3.2 红外吸收光谱104
3.3.3 拉曼光谱107
3.3.4 核磁共振谱109
3.3.5 质谱109
3.3.6 小结111
参考文献111
第4章 人工光合作用催化剂的性能评价120
4.1 光催化剂120
4.1.1 生产总量和生产速率120
4.1.2 量子产率121
4.1.3 选择性121
4.1.4 稳定性122
4.2 电催化剂122
4.2.1 电流密度122
4.2.2 TOF122
4.2.3 过电位123
4.2.4 法拉第效率123
4.2.5 电化学活性面积123
4.2.6 Tafel斜率124
4.2.7 电化学阻抗124
4.2.8 稳定性125
4.3 光电催化剂125
4.4 反应装置125
4.5 产物检测方法129
4.5.1 气相色谱及气相色谱-质谱法129
4.5.2 紫外-可见分光光度法129
4.5.3 离子色谱法130
4.5.4 核磁共振波谱法130
4.5.5 氨气敏电极与铵离子选择性电极法131
4.5.6 同位素标记131
参考文献131
第5章 人工光合作用催化剂分解水制氢134
5.1 分解水制氢光催化剂134
5.1.1 金属配合物134
5.1.2 无机半导体137
5.1.3 有机聚合物141
5.1.4 金属-有机骨架144
5.1.5 小结145
5.2 分解水制氢电催化剂145
5.2.1 金属配合物146
5.2.2 贵金属150
5.2.3 非贵金属154
5.2.4 非金属161
5.2.5 小结163
5.3 分解水制氢光电催化剂164
5.3.1 金属氧化物164
5.3.2 金属含氧酸盐167
5.3.3 金属硫化物168
5.3.4 多孔聚合物170
5.3.5 复合材料171
5.3.6 小结174
5.4 总结与展望174
参考文献174
第6章 人工光合作用催化剂光电催化二氧化碳还原191
6.1 二氧化碳还原光催化剂191
6.1.1 金属配合物191
6.1.2 无机半导体197
6.1.3 金属-有机骨架207
6.1.4 有机聚合物211
6.2 二氧化碳还原电催化剂215
6.2.1 金属配合物216
6.2.2 单原子催化剂220
6.2.3 双原子催化剂224
6.2.4 金属基催化剂226
6.2.5 非金属催化剂240
6.3 二氧化碳还原光电催化剂241
6.3.1 半导体催化剂241
6.3.2 半导体掺杂催化剂242
6.3.3 负载型催化剂242
6.4 二氧化碳还原光热催化剂244
6.4.1 外部加热245
6.4.2 光热效应245
参考文献246
第7章 人工光合作用催化剂光电催化氮还原制氨269
7.1 N2 还原制氨催化剂269
7.1.1 光催化剂270
7.1.2 电催化剂273
7.1.3 小结280
7.2 硝酸根还原制氨催化剂281
7.2.1 光催化剂281
7.2.2 电催化剂283
7.2.3 小结286
7.3 制氨催化剂设计策略286
7.3.1 缺陷工程287
7.3.2 掺杂287
7.3.3 晶面调控287
7.3.4 结构工程287
7.3.5 小结288
参考文献288
第8章 人工光合作用催化剂的催化机理302
8.1 光催化反应302
8.1.1 光诱导电荷的产生与迁移过程302
8.1.2 光催化分解水反应路径317
8.1.3 光催化二氧化碳还原反应路径323
8.1.4 小结328
8.2 电催化反应328
8.2.1 水分解产氢反应基本原理328
8.2.2 二氧化碳还原反应路径338
8.2.3 小结353
8.3 光电催化反应353
8.3.1 界面双电层的形成354
8.3.2 电极-溶液界面电荷转移355
8.3.3 光电催化电解池的结构与工作原理357
8.4 光热催化反应358
8.4.1 光的作用机制358
8.4.2 热的作用机制360
参考文献361