光电催化装置

1）气体计量装置；

2）反应系统（光源、反应器、磁力搅拌器、冷却水循环系统）；

3）计算机。

光电催化装置开辟了将太阳能转换为氢能的新的能源道路，在一定程度上缓解了能源枯竭问题和环境问题。

RTK非真空光解水制氢系统，可以模拟工业化生产环境，实现常温常压条件下光解水制氢，并且可以直接对光解水过程中的产气量（氢气或氧气）或产气速率进行计量，测量精度可达ppm级别。同时已实现较高量程产气量的实时、在线监测，适用于各种不同产率的催化剂体系评价，适用于光解水制氢、光电化学制氢、常压光催化还原CO2等电化学研究领域。2100433B

• 工作环境：常温常压；

• 测量精度：0.0333mL

• 测量量程：0.1000-300mL/h；

• 功能特点：非真空，直接测量；

• 应用范围：常压光解水制氢、光电化学制氢、常压光催化还原CO2等。

环境和能源是21世纪人类面临和亟待解决的重大问题。光催化具有室温深度反应和可直接利用太阳能作为光源来驱动反应等独特性能，而成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术，并备受瞩目。

全书共分九章，第一章主要介绍光化学的理论基础。第二章介绍了半导体材料和光物理与光化学。第三章介绍了光催化的原理、存在问题、光催化剂改性以及光催化技术与其他技术的耦合。第四章主要介绍了纳米TiO2光催化剂的制备方法。第五章主要介绍了光催化的研究方法，包括光催化反应器、光催化剂的表征、光催化研究过程的分析和反应动力学分析。第六章主要介绍了TiO2表面光生电子的传输与捕获。第七章主要介绍了TiO2光催化氧化技术的应用。第八章介绍了光电催化原理与应用。第九章介绍了光电化学的研究方法。

第一章光化学基础1

一、 光的能量与波长1

二、 热化学与光化学5

三、 光对分子的作用6

四、光物理过程与光化学过程13

参考文献17

第二章半导体光物理与光化学18

第一节半导体光物理18

一、 半导体的能级结构19

二、 半导体的光吸收21

三、 半导体的吸收光谱22

四、 半导体的发射光谱23

第二节半导体电子性质26

一、 带边位置26

二、 空间电荷层和能带弯曲28

三、 平带电位 30

四、半导体催化剂的光激发32

五、 半导体的光致电荷分离39

六、半导体催化剂表面光生电子的迁移39

第三节二氧化钛的结构与性质44

一、 氧化钛三种晶相的物理性质对比44

二、 TiO2的晶格和电子结构45

三、 TiO2的结构转变 49

参考文献50

第三章TiO2光催化原理与催化剂改性51

第一节TiO2光催化反应原理51

一、光催化反应原理51

二、 光催化反应步骤52

三、 氧在光催化氧化反应中的作用54

第二节光催化反应类型55

一、光催化反应类型55

二、 光催化与光化学和热催化反应关系57

第三节TiO2光催化活性59

一、 热力学因素59

二、动力学因素64

三、热处理对纳米TiO2光催化活性影响机理69

第四节TiO2光催化技术存在问题74

第五节TiO2光催化剂改性76

一、 贵金属沉积77

二、 复合半导体79

三、 离子掺杂80

四、光敏化87

五、 表面还原处理88

六、表面螯合及衍生作用88

七、超强酸化89

第六节光催化与其他技术耦合91

一、　微波场助光催化92

二、热催化与光催化的耦合95

三、光催化与电催化的耦合96

第七节TiO2光催化剂失活与再生96

一、TiO2气固多相光催化反应的催化剂失活96

二、TiO2液固多相光催化反应的催化剂失活100

三、研究光催化剂失活的常用方法104

四、解决催化剂失活问题的途径106

第八节光催化研究的新动向109

一、新结构光催化剂109

二、复合光催化剂109

三、负载助催化剂和添加剂110

四、硫化镉111

参考文献112

第四章TiO2光催化剂的合成118

第一节液相法合成TiO2119

一、液相沉淀法119

二、溶胶"para" label-module="para">

三、醇盐水解沉淀法126

四、微乳液法126

五、水热法128

第二节气相法合成TiO2129

一、TiCl4氢氧焰水解法129

二、TiCl4气相氧化法129

三、钛醇盐气相氧化法131

四、钛醇盐气相水解法132

五、钛醇盐气相热解法133

参考文献135

第五章光催化研究方法136

第一节光催化反应器136

一、实验室光催化反应器136

二、光催化反应时间控制器138

三、实用型光催化反应器139

第二节分析方法142

第三节光催化研究过程的分析方法155

一、目标物的分析方法156

二、终产物分析159

三、中间产物分析方法162

四、中间产物毒性分析166

第四节动力学研究168

一、吸附在光催化降解中的作用168

二、光催化降解动力学方程式169

三、吸附对光催化反应动力学方程式的影响172

参考文献174

第六章光生电子的传输与捕获176

第一节制备方法对Ag/TiO2光催化活性的影响176

一、Ag/TiO2光催化剂的制备177

二、催化剂活性178

第二节Ag担载量变化对TiO2光催化活性的影响机理183

一、Ag担载量变化对TiO2光催化活性的影响183

二、TiO2表面Ag分布与形貌185

三、Ag/TiO2的光谱特征185

四、Ag担载量变化影响TiO2催化活性的机理187

第三节Ag担载对TiO2界面光生电子传输与捕获的影响189

一、电子顺磁共振测试189

二、无氧条件下Ag/TiO2和TiO2活性193

三、氧气流量对Ag/TiO2活性的影响194

四、H2O2对TiO2和Ag/TiO2光催化活性的影响195

五、Ag担载对TiO2界面光生电子传输与捕获的影响196

第四节Ag/TiO2对Cr（Ⅵ）的光催化还原197

一、Cr6 在Ag/TiO2和TiO2上的吸附198

二、pH对Cr6 光催化还原的影响198

三、空穴捕获剂对Cr6 光催化还原的影响201

四、Ag担载提高TiO2光催化还原活性的作用机理202

参考文献203

第七章光催化氧化技术的应用206

第一节有机污染物的光催化降解207

一、 液相条件下有机污染物的光催化降解214

二、气相有机污染物的光催化降解248

第二节无机污染物的处理259

一、 金属离子的光催化还原260

二、无机阴离子或气体有害物质的降解272

第三节光催化分解水制氢273

一、水的太阳能光解273

二、 半导体光催化水解制氢274

三、新的光催化剂和反应体系277

第四节TiO2界面的超亲水性280

一、TiO2薄膜的超亲水性机理281

二、TiO2超亲水性薄膜的制备283

三、影响TiO2薄膜超亲水性的因素283

四、改善超亲水性的措施290

五、TiO2超亲水性能的应用291

第五节光催化杀菌296

一、TiO2的光催化杀菌机理297

二、TiO2光催化杀菌特点300

三、TiO2光催化杀菌过程的超微结构302

四、影响TiO2膜光催化抗菌材料性能的因素304

五、 TiO2光催化抗菌材料性能的提高305

六、TiO2光催化杀菌技术的应用308

七、研究与发展方向311

第六节光催化合成反应312

一、还原——氢转移反应312

二、还原羧化反应　313

三、氧化反应313

四、复合氧化还原反应314

参考文献315

第八章光电催化原理与应用323

第一节光电催化原理324

第二节光电催化电极326

第三节光电催化反应器327

第四节光电催化反应的影响因素329

一、 外加电压329

二、　外加电流329

三、pH值的影响331

四、 氧的作用334

五、电子接受剂335

六、光电催化在实际水处理中的应用前景337

参考文献3372100433B