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第1章 绪论 1

1.1半导体与奈米材料 2

1.2奈米半导体的特殊性质 6

1.2.1光学特性 6

1.2.2光催化特性 11

1.2.3光电转换特性 12

1.2.4电学特性 13

1.3金属氧化物的缺陷和半导体性质 13

1.3.1晶体的不完整性 13

1.3.2半导体性质与缺陷 17

1.4奈米半导体的应用 18

1.4.1半导体光催化性 18

1.4.2气敏性与传感器 24

1.4.3新型能源应用 25

1.4.4通讯传输材料 26

参考文献 27

第2章 氧化钛的晶体结构及光谱特征 31

2.1阴离子的最密堆积方式 32

2.1.1阴离子的排列方式 32

2.1.2六方最密堆积和四方最密堆积 33

2.2 氧化钛的晶体结构 35

2.2.1金红石 37

2.2.2板钛矿 40

2.2.3锐钛矿 43

2.3氧化钛三种晶相的物理性质比较 45

2.4奈米氧化钛的光谱特征 47

2.4.1 X射线绕射（XRD） 47

2.4.2紫外—可见光漫反射吸收光谱（UV-vis） 48

2.4.3拉曼光谱（Raman） 49

参考文献 51

第3章 奈米氧化钛的光催化原理 53

3.1氧化钛的能带结构 55

3.2化合物半导体的光催化原理 57

3.3光触媒与反应物的表面结合态 61

3.4奈米光触媒的效应 63

3.4.1能级移动 64

3.4.2光激发位置趋近表面 64

3.4.3电荷分离的空间变小 64

3.4.4表面积增大 65

3.5光催化反应速率、效率的影响因素 66

3.5.1催化剂 66

3.5.2光源与光强 67

3.5.3有机物浓度 68

3.5.4 pH值 69

3.5.5外加催化剂 69

3.5.6盐 70

3.5.7反应温度 70

3.5.8表面螯合和共价作用的吸附物 71

参考文献 72

第4章 奈米氧化钛粉体的制备和特性 75

4.1奈米粉体制备概述 77

4.1.1物理法制备奈米粉体 77

4.1.2化学法制备奈米粉体 78

4.1.3奈米氧化钛的制备科学 80

4.1.4工业化生产氧化钛微粉的方法 82

4.2四氯化钛水解法制备奈米氧化钛粉体 83

4.2.1 TiCl4的水解条件 84

4.2.2 TiCl4水解的反应流程 85

4.2.3 TiCl4水解的反应机制 85

4.2.4 TiCl4水解法所制的奈米氧化钛粉体的特性 88

4.2.5奈米氧化钛粉体的相变 99

4.2.6 TiCl4水解法制备金红石相奈米氧化钛粉体 106

4.3溶胶—凝胶（sol-gel）法制备奈米氧化钛粉体 118

4.4水热法制备奈米氧化钛粉体 120

4.4.1概述 120

4.4.2 pH值的影响 123

4.4.3溶液浓度的影响 124

4.4.4水热温度的影响 125

4.4.5反应时间的影响 125

4.5气相法制备奈米氧化钛粉体 126

4.6微乳液法制备奈米氧化钛粉体 128

4.6.1微乳液的基本概念和原理 128

4.6.2制备氧化钛介孔膜 131

4.6.3制备氧化钛奈米晶体 132

4.6.4制备氧化钛的复合物 134

4.7奈米粉体的干燥技术 135

参考文献 137

第5章 氧化钛奈米晶体的光催化活性 141

5.1影响光催化活性的因素 144

5.1.1奈米结构对光催化活性的影响 144

5.1.2商品奈米晶体光触媒 150

5.1.3光催化体系中的影响因素 151

5.1.4光量子产率的极限和提高其量子产率的方法 154

5.2 光氧化反应中氧化钛的光催化活性 157

5.2.1苯酚及光催化反应部分中间体浓度的分析 158

5.2.2总有机碳含量（TOC）分析 160

5.2.3未通氧条件下氧化钛奈米晶体的光催化活性 160

5.2.4氧化钛奈米晶体的光催化活性 161

5.2.5氧化钛奈米晶体对苯酚深度矿化的选择性 161

5.2.6煅烧温度对氧化钛奈米晶体光催化活性和深度矿化选择性的影响 163

5.2.7氧化钛奈米晶体催化后变色的红外光谱研究 167

5.3通氧条件下氧化钛奈米晶体的光催化活性 169

5.3.1氧化钛奈米晶体的光催化活性 170

5.3.2氧化钛奈米晶体对苯酚深度矿化的选择性 171

5.3.3煅烧温度对氧化钛奈米晶体光催化活性和深度矿化选择性的影响 171

5.3.4苯酚光催化降解的机制 173

5.3.5回收的光触媒的催化活性 174

5.4光还原反应中氧化钛奈米晶体的光催化活性 175

5.4.1铬酸根光催化降解率的测定 175

5.4.2影响铬酸根光催化降解率的因素 176

5.5金红石相氧化钛奈米晶体的光催化活性 183

5.5.1苯酚光催化降解反应中的活性 185

5.5.2铬酸根光催化降解反应中的活性 187

参考文献 191

第6章 奈米氧化钛薄膜制备、特性与光催化性能 195

6.1液相沉积法制备奈米氧化钛薄膜 198

6.1.1液相沉积法简介 198

6.1.2液相沉积法制备TiO2薄膜 200

6.1.3 TiO2薄膜的形貌观察与结构特征 201

6.1.4液相沉积法制备的TiO2薄膜的光催化性能 207

6.2溶胶—凝胶法制备奈米氧化钛薄膜 216

6.2.1溶胶—凝胶法简介 216

6.2.2溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜 219

6.2.3溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜的形貌和结构特征 221

6.2.4溶胶—凝胶法制备TiO2薄膜光催化性能的研究 225

6.3化学气相沉积法制备奈米氧化钛薄膜 227

6.3.1化学气相沉积法简介 227

6.3.2化学气相沉积法制备TiO2薄膜 230

6.3.3化学气相沉积法制备TiO2薄膜的光催化性能 233

6.3.4制备过程中少量的水对TiO2薄膜物理性质的影响 235

6.4热分解法制备氧化钛薄膜 239

6.4.1热分解法简介 239

6.4.2热分解法制备TiO2薄膜 239

6.4.3热分解法制备TiO2薄膜光催化NO分解 245

6.5磁控溅射法制备奈米氧化钛薄膜 246

6.5.1磁控溅射法简介 246

6.5.2磁控溅射法制备TiO2薄膜与光催化性能 250

参考文献 256

第7章 于多孔材料中修饰氧化钛和多孔氧化钛的制备、特性与光催化性能 259

7.1在沸石分子筛中组装氧化钛 260

7.1.1沸石分子筛简介 260

7.1.2沸石分子筛中组装氧化钛光触媒的制备 262

7.1.3沸石分子筛中组装氧化钛光触媒的结构特性 263

7.1.4沸石分子筛中组装氧化钛光触媒的催化性能 266

7.2 在介孔材料孔道表面修饰氧化钛 270

7.2.1介孔材料的孔道结构 270

7.2.2氧化钛修饰MCM-41的合成与结构特性 274

7.2.3其他钛前驱体合成氧化钛修饰MCM-41的合成与结构特性 282

7.2.4以TiCl4为钛源制备氧化钛修饰的介孔材料 295

7.3多孔氧化钛的制备及其物理化学性质 304

7.3.1多孔氧化钛的简介 304

7.3.2多孔氧化钛的制备 306

7.3.3多孔氧化钛的结构特性 306

7.3.4钛硅复合粉体及多孔氧化钛的光催化活性 314

参考文献 319

第8章 奈米氧化钛之复合光催化材料 323

8.1奈米氧化钛颗粒与其他半导体化合物复合 328

8.2奈米金属微粒和金属离子掺杂的氧化钛薄膜 333

8.2.1奈米金属Ag掺杂的氧化钛薄膜 333

8.2.2金属离子W6＋掺杂的氧化钛薄膜 336

8.3于经修饰的氧化钛表面上沉积奈米贵金属颗粒 340

8.4多孔氧化钛沉积奈米贵金属颗粒 346

参考文献 353

第9章 奈米氧化钛的实际应用 355

9.1太阳能电池 356

9.1.1奈米晶体TiO2膜 357

9.1.2染料敏化剂 359

9.1.3电解质 361

9.1.4对电极 362

9.2 污水处理用太阳能光反应器的类型 363

9.2.1 PTR 366

9.2.2 CPCR 367

9.2.3管式光反应器 369

9.2.4 DSSR 370

9.2.5 TFFBR 371

9.2.6几种太阳能光反应器反应效率的对比 372

9.3空气净化器 375

9.4防雾及自清洁涂层 380

9.5抗菌材料 384

参考文献 389

第10章 奈米光催化材料的应用前景展望 391

索引 395

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