第1章半导体光催化基础1

1.1引言1

1.2半导体光催化剂与光催化原理2

1.2.1半导体光催化剂2

1.2.2半导体光催化原理2

1.2.3光催化活性点5

1.2.4光催化反应动力学9

1.2.5光催化反应的降解速率10

1.3影响半导体光催化活性的因素10

1.3.1带隙位置10

1.3.2光致电子-空穴对的分离和捕获11

1.3.3晶相结构12

1.3.4晶相缺陷12

1.3.5比表面积13

1.3.6粒径尺寸13

1.4半导体光催化剂的改性14

1.4.1能带结构的改性14

1.4.2构建复合半导体16

1.5半导体光催化剂的表征方法18

1.5.1结构分析19

1.5.2形貌分析22

1.5.3光学性质分析23

1.5.4表面与界面性能分析25

1.5.5光催化性能分析27

参考文献28

第2章Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物光催化剂35

2.1引言35

2.2Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物晶体结构36

2.3Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物的特性37

2.4Ⅱ-Ⅵ族金属硫化物制备方法38

2.4.1溶胶-凝胶法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水热/溶剂热法40

2.4.6其他合成法41

2.5典型Ⅱ-Ⅵ金属硫化物光催化剂42

2.5.1ZnS光催化剂42

2.5.2CdS光催化剂44

2.5.3Cd1-xZnxS(或ZnxCd1-xS)光催化剂46

参考文献49

第3章石墨烯与石墨烯基半导体催化剂56

3.1引言56

3.2石墨烯57

3.2.1石墨烯的形貌与结构58

3.2.2石墨烯的性质60

3.2.3石墨烯的制备方法64

3.2.4石墨烯的应用67

3.3氧化石墨烯68

3.3.1氧化石墨烯的制备69

3.3.2氧化石墨烯的结构与性质69

3.4还原氧化石墨烯70

3.4.1还原氧化石墨烯的制备70

3.4.2还原氧化石墨烯的结构71

3.4.3还原氧化石墨烯的性质71

3.5石墨烯基半导体复合光催化剂73

3.5.1石墨烯基半导体复合光催化剂的制备73

3.5.2石墨烯基半导体复合光催化剂的催化增强基本原理78

参考文献81

第4章 可见光响应的还原氧化石墨烯/硫化镉光催化剂90

4.1引言90

4.2RGO/CdS复合材料的制备91

4.2.1氧化石墨烯(GO)的制备91

4.2.2CdS和RGO/CdS复合材料的制备92

4.2.3RGO/CdS复合材料的形成机理93

4.3RGO/CdS复合材料的表征与性质93

4.3.1结构及形貌的表征93

4.3.2化学键态96

4.3.3光学性质98

4.4RGO/CdS复合材料的光催化性质100

4.4.1光催化降解反应过程100

4.4.2光催化降解性质100

4.4.3光催化稳定性101

4.4.4对亚甲基蓝(MB)的矿化性质101

4.5RGO/CdS复合材料光催化降解活性增强机理103

参考文献104

第5章紫外光响应的还原氧化石墨烯/硫化锌光催化剂107

5.1引言107

5.2RGO/ZnS复合材料的制备108

5.2.1氧化石墨烯(GO)的制备109

5.2.2RGO/ZnS复合材料的制备109

5.3RGO/ZnS复合材料的表征和性质110

5.3.1结构、形貌及化学组成110

5.3.2化学键态113

5.3.3光学性质115

5.4RGO/ZnS复合材料的光催化性能117

5.4.1光催化降解反应过程117

5.4.2光催化降解性能117

5.4.3光催化降解动力学反应119

5.4.4光催化稳定性120

参考文献121

第6章可见光响应的ZnxCd1-xS/石墨烯光催化剂124

6.1引言124

6.2ZnxCd1-xS/RGO复合材料的制备125

6.2.1氧化石墨烯(GO)的制备125

6.2.2ZnxCd1-xS/RGO复合材料的制备126

6.3ZnxCd1-xS/RGO复合材料的表征和性质127

6.3.1结构、形貌和化学组成127

6.3.2化学键态131

6.3.3光学性质133

6.4ZnxCd1-xS/RGO复合材料的光催化性质135

6.4.1光催化活性测试135

6.4.2光催化降解活性135

6.4.3光催化降解动力学137

6.4.4光催化降解矿化性138

6.4.5光催化降解稳定性139

6.5ZnxCd1-xS/RGO复合材料的电化学性质140

6.5.1电化学性能测试140

6.5.2电化学莫特-肖特基(Mott-Sckottky)曲线141

6.5.3电化学阻抗谱(EIS)142

6.6ZnxCd1-xS/RGO复合材料的光催化活性增强机理143

参考文献144

第7章应用与展望149

7.1引言149

7.2石墨烯基半导体光催化剂的应用150

7.2.1光催化降解有机污染物150

7.2.2光催化水分解制氢155

7.2.3光催化还原CO2158

7.2.4光催化灭菌161

7.2.5其他应用161

7.3石墨烯基半导体光催化剂的展望162

参考文献163