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第1章半導體光催化基礎1

1.1引言1

1.2半導體光催化劑與光催化原理2

1.2.1半導體光催化劑2

1.2.2半導體光催化原理2

1.2.3光催化活性點5

1.2.4光催化反應動力學9

1.2.5光催化反應的降解速率10

1.3影響半導體光催化活性的因素10

1.3.1帶隙位置10

1.3.2光致電子-空穴對的分離和捕獲11

1.3.3晶相結構12

1.3.4晶相缺陷12

1.3.5比表面積13

1.3.6粒徑尺寸13

1.4半導體光催化劑的改性14

1.4.1能帶結構的改性14

1.4.2構建復合半導體16

1.5半導體光催化劑的表征方法18

1.5.1結構分析19

1.5.2形貌分析22

1.5.3光學性質分析23

1.5.4表面與界面性能分析25

1.5.5光催化性能分析27

參考文獻28

第2章Ⅱ-Ⅵ族金屬硫化物光催化劑35

2.1引言35

2.2Ⅱ-Ⅵ族金屬硫化物晶體結構36

2.3Ⅱ-Ⅵ族金屬硫化物的特性37

2.4Ⅱ-Ⅵ族金屬硫化物制備方法38

2.4.1溶膠-凝膠法38

2.4.2沉淀法39

2.4.3微乳液法40

2.4.4模板合成法40

2.4.5水熱/溶劑熱法40

2.4.6其他合成法41

2.5典型Ⅱ-Ⅵ金屬硫化物光催化劑42

2.5.1ZnS光催化劑42

2.5.2CdS光催化劑44

2.5.3Cd1-xZnxS(或ZnxCd1-xS)光催化劑46

參考文獻49

第3章石墨烯與石墨烯基半導體催化劑56

3.1引言56

3.2石墨烯57

3.2.1石墨烯的形貌與結構58

3.2.2石墨烯的性質60

3.2.3石墨烯的制備方法64

3.2.4石墨烯的應用67

3.3氧化石墨烯68

3.3.1氧化石墨烯的制備69

3.3.2氧化石墨烯的結構與性質69

3.4還原氧化石墨烯70

3.4.1還原氧化石墨烯的制備70

3.4.2還原氧化石墨烯的結構71

3.4.3還原氧化石墨烯的性質71

3.5石墨烯基半導體復合光催化劑73

3.5.1石墨烯基半導體復合光催化劑的制備73

3.5.2石墨烯基半導體復合光催化劑的催化增強基本原理78

參考文獻81

第4章 可見光響應的還原氧化石墨烯/硫化鎘光催化劑90

4.1引言90

4.2RGO/CdS復合材料的制備91

4.2.1氧化石墨烯(GO)的制備91

4.2.2CdS和RGO/CdS復合材料的制備92

4.2.3RGO/CdS復合材料的形成機理93

4.3RGO/CdS復合材料的表征與性質93

4.3.1結構及形貌的表征93

4.3.2化學鍵態96

4.3.3光學性質98

4.4RGO/CdS復合材料的光催化性質100

4.4.1光催化降解反應過程100

4.4.2光催化降解性質100

4.4.3光催化穩定性101

4.4.4對亞甲基藍(MB)的礦化性質101

4.5RGO/CdS復合材料光催化降解活性增強機理103

參考文獻104

第5章紫外光響應的還原氧化石墨烯/硫化鋅光催化劑107

5.1引言107

5.2RGO/ZnS復合材料的制備108

5.2.1氧化石墨烯(GO)的制備109

5.2.2RGO/ZnS復合材料的制備109

5.3RGO/ZnS復合材料的表征和性質110

5.3.1結構、形貌及化學組成110

5.3.2化學鍵態113

5.3.3光學性質115

5.4RGO/ZnS復合材料的光催化性能117

5.4.1光催化降解反應過程117

5.4.2光催化降解性能117

5.4.3光催化降解動力學反應119

5.4.4光催化穩定性120

參考文獻121

第6章可見光響應的ZnxCd1-xS/石墨烯光催化劑124

6.1引言124

6.2ZnxCd1-xS/RGO復合材料的制備125

6.2.1氧化石墨烯(GO)的制備125

6.2.2ZnxCd1-xS/RGO復合材料的制備126

6.3ZnxCd1-xS/RGO復合材料的表征和性質127

6.3.1結構、形貌和化學組成127

6.3.2化學鍵態131

6.3.3光學性質133

6.4ZnxCd1-xS/RGO復合材料的光催化性質135

6.4.1光催化活性測試135

6.4.2光催化降解活性135

6.4.3光催化降解動力學137

6.4.4光催化降解礦化性138

6.4.5光催化降解穩定性139

6.5ZnxCd1-xS/RGO復合材料的電化學性質140

6.5.1電化學性能測試140

6.5.2電化學莫特-肖特基(Mott-Sckottky)曲線141

6.5.3電化學阻抗譜(EIS)142

6.6ZnxCd1-xS/RGO復合材料的光催化活性增強機理143

參考文獻144

第7章應用與展望149

7.1引言149

7.2石墨烯基半導體光催化劑的應用150

7.2.1光催化降解有機污染物150

7.2.2光催化水分解制氫155

7.2.3光催化還原CO2158

7.2.4光催化滅菌161

7.2.5其他應用161

7.3石墨烯基半導體光催化劑的展望162

參考文獻163