二氧化钛与氮化碳基光催化材料——制备、性能及表征

本书全面系统地阐述了用于环境污染物去除的二氧化钛和氮化碳基半导体光催化材料的制备、性能及表征。首先简单介绍了二氧化钛和氮化碳半导体催化材料的基本性能和表征方法，然后重点介绍了二氧化钛纳米管的制备、二氧化钛和氮化碳复合催化材料、稀土掺杂二氧化钛催化材料、四氧化三铁、氮化碳和二氧化钛复合催化材料、印迹型四氧化三铁、氮化碳和二氧化钛复合催化材料、印迹型碘氧化铋、氮化碳复合催化材料，研究了催化剂对药物及印染废水中有害污染物的催化性能及机理。 本书适合环境工程技术人员，环境尤其是药物污染物降解或相关领域的科研人员阅读参考。

刘蕊，哈尔滨商业大学，副教授。多年环境污染物处理及药物分析研究工作，承担各类课题10余项，包括国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中央支持地方高校改革发展基金优秀青年项目、黑龙江省科学基金联合引导项目、黑龙江省博士后资助项目、黑龙江省教育厅创新人才计划项目、哈尔滨市科技局青年创新人才计划项目等；发表学术论文40余篇，被SCI检索26篇，累计影响因子大于100（中科院1 区论文3篇， 2 区论文6 篇），总被引大于100次。出版学术著作1部，获得专利2项。

第1章　绪论 001 1.1　半导体材料简介 001 1.2　半导体光催化材料研究进展 003 1.2.1　TiO2 光催化材料 004 1.2.2　g-C3N4 光催化材料 005 1.2.3　CdS 光催化材料 005 1.2.4　Fe2O3 光催化材料 006 1.2.5　聚合物半导体光催化材料 006 参考文献 007 第2章　二氧化钛和氮化碳基光催化半导体材料基础 009 2.1　二氧化钛材料概述 009 2.1.1　二氧化钛的结构和性质 009 2.1.2　二氧化钛纳米管的制备方法 010 2.1.3　二氧化钛的改性方法 013 2.1.4　二氧化钛的光催化应用 017 2.1.5　二氧化钛的光催化反应机理 019 2.1.6　化学理论计算 021 2.2　氮化碳材料概述 022 2.2.1　氮化碳的结构和性质 022 2.2.2　氮化碳的制备方法 025 2.2.3　氮化碳的改性方法 025 2.2.4　氮化碳光催化应用 031 2.2.5　氮化碳光催化反应机理 034 2.3　光催化技术 035 2.4　材料表征 037 2.4.1　扫描电子显微镜 037 2.4.2　透射电子显微镜 039 2.4.3　X 射线衍射 041 2.4.4　傅里叶变换红外光谱 045 2.4.5　X 射线光电子能谱 045 2.4.6　紫外-可见分光光度法 048 2.4.7　比表面积测定 049 2.4.8　光致发光光谱 050 参考文献 050 第3章　二氧化钛纳米管的制备及优化过程 057 3.1　材料制备 057 3.2　制备条件对二氧化钛纳米管阵列的影响 058 3.2.1　搅拌速率的影响 058 3.2.2　煅烧温度的影响 060 3.2.3　F-浓度的影响 062 3.2.4　H3PO4 浓度的影响 063 3.2.5　阳极氧化电压的影响 064 3.2.6　阳极氧化时间的影响 065 3.3　Box-Behnken 实验设计 066 3.3.1　回归模式的选择 067 3.3.2　回归模式的构建 068 3.4　煅烧条件对二氧化钛纳米管阵列的影响 071 3.4.1　晶相的影响 071 3.4.2　光吸收性能的影响 075 3.4.3　电阻的影响 076 3.5　二氧化钛纳米管阵列形成机制 077 3.6　本章小结 081 参考文献 082 第4章　二氧化钛和氮化碳复合催化材料 083 4.1　g-C3N4 /TiO2 纳米管的制备 084 4.2　g-C3N4 /TiO2 复合材料 084 4.2.1　特性分析 084 4.2.2　分子动力学计算 089 4.2.3　催化性能 091 4.3　表面处理g-C3N4 /TiO2 异质结 095 4.3.1　表面处理 g-C3N4 /TiO2 纳米管阵列的制备 096 4.3.2　特性分析 096 4.3.3　催化性能 103 4.4　本章小结 107 参考文献 108 第5章　稀土掺杂二氧化钛催化材料 109 5.1　Sm 掺杂TiO2 纳米管 110 5.1.1　材料制备 110 5.1.2　特性分析 110 5.1.3　光催化降解影响因素分析 120 5.1.4　光催化稳定性分析 123 5.2　Er/g-C3N4 /TiO2 纳米管 124 5.2.1　材料制备 124 5.2.2　特性分析 124 5.2.3　光催化降解影响因素分析 130 5.2.4　光催化稳定性分析 136 5.2.5　光催化机理分析 137 5.3　本章小结 138 参考文献 140 第6章　四氧化三铁、氮化碳和二氧化钛复合催化材料 141 6.1　材料制备 141 6.2　特性分析 142 6.2.1　表面形貌分析 142 6.2.2　物相结构分析 143 6.2.3　官能团分析 144 6.2.4　元素分析 145 6.2.5　光学性能分析 147 6.2.6　磁性能分析 147 6.3　光催化性能分析 148 6.4　本章小结 149 参考文献 149 第7章　印迹型四氧化三铁、氮化碳和二氧化钛复合催化材料 150 7.1　材料制备 150 7.2　特性分析 151 7.2.1　表面形貌分析 151 7.2.2　内部结构分析 152 7.2.3　物相结构分析 153 7.2.4　官能团分析 154 7.2.5　元素分析 155 7.2.6　光学性能分析 157 7.2.7　磁性能分析 158 7.2.8　比表面积分析 159 7.3　光催化性能分析 160 7.3.1　光催化活性测试 160 7.3.2　动力学分析 161 7.3.3　选择性及稳定性分析 163 7.3.4　光催化机理分析 164 7.4　光催化降解影响因素分析 166 7.4.1　不同初始浓度 166 7.4.2　不同初始pH 值 167 7.4.3　不同催化剂投加量 168 7.5　本章小结 169 参考文献 170 第8章　印迹型碘氧化铋、氮化碳复合催化材料 171 8.1　材料制备 171 8.2　特性分析 172 8.2.1　表面形貌分析 172 8.2.2　物相结构分析 173 8.2.3　官能团分析 174 8.2.4　元素分析 175 8.3　光催化性能分析 177 8.3.1　光催化活性测试 177 8.3.2　选择性吸附测试 177 8.3.3　吸附动力学 179 8.3.4　稳定性实验 179 8.3.5　光催化机理分析 180 8.4　本章小结 182 参考文献 183