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半導體光催化原理及應用

  • 作者:編者:任彥榮//楊頂峰//李園園|責編:霍志國
  • 出版社:科學
  • ISBN:9787030803610
  • 出版日期:2024/12/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:266
人民幣:RMB 108 元      售價:
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內容大鋼
    近年來,半導體光催化技術在環境凈化、CO2還原及有機合成化學等領域發揮了重要作用,利用光生電子及半導體表面結構可以實現特定的氧化還原反應。本書不僅重點分類闡述半導體光催化前沿研究方向,而且重視半導體基礎物理、化學及表面結構等基礎內容。
    本書前3章重點介紹了半導體物理、化學及表面結構的基礎內容,這些為從基礎物理和化學的角度理解和優化相關能源和催化科學中「卡脖子」及核心問題提供了重要基礎。接著本書結合前沿研究方向重點闡述和總結了半導體光催化在材料調控方面的策略和設計。第4章主要闡述半導體光催化分解水,第5章主要闡述半導體光催化在水體凈化方面的前沿研究。第6章重點介紹半導體光催化在CO2還原及綜合利用方面的研究,表明半導體光催化在「雙碳」領域的應用潛力。第7章主要介紹半導體光催化在精細化工、藥物合成及有機合成領域的重要應用,展示了半導體光催化在有機小分子轉化方面的特殊能力。第8章重點介紹密度泛函理論在半導體光催化中發揮的作用,此外還有人工智慧及機器學習等新理論手段在此領域下的發展前景。
    本書既重視半導體相關的基礎物理和化學內容,又能表現當前該領域的前沿研究內容,是相關專業研究生及科研人員的重要參考專著。

作者介紹
編者:任彥榮//楊頂峰//李園園|責編:霍志國

目錄
前言
第1章  半導體光催化基礎
  1.1  半導體光催化概述
  1.2  半導體晶體學基礎
    1.2.1  晶體基本概念
    1.2.2  晶體結構缺陷與表面特徵
    1.2.3  常見的半導體晶體結構
  1.3  半導體電子性質
    1.3.1  能帶理論
    1.3.2  帶邊位置
    1.3.3  空間電荷區
  1.4  半導體光學性質
    1.4.1  半導體的光吸收
    1.4.2  光子激發與電荷遷移
    1.4.3  半導體發光
第2章  半導體光催化策略與表徵方法
  2.1  光催化策略
    2.1.1  摻雜與能級工程
    2.1.2  異質結
    2.1.3  貴金屬負載與表面等離子體共振
    2.1.4  染料敏化
    2.1.5  晶面工程
    2.1.6  表面修飾
    2.1.7  物理場
    2.1.8  新材料設計
  2.2  光催化表徵方法
    2.2.1  光吸收的表徵
    2.2.2  光生載流子分離的表徵
    2.2.3  表面吸附及光催化中的自由基表徵
第3章  半導體光催化劑的合成
  3.1  固態反應
    3.1.1  室溫固相球磨
    3.1.2  高溫固相法
  3.2  水熱合成方法
  3.3  溶膠-凝膠合成方法
  參考文獻
第4章  半導體光催化分解水
  4.1  半導體光催化分解水概述
    4.1.1  光催化分解水原理
    4.1.2  光催化分解水反應速率
  4.2  分解水光催化劑的重要體系
    4.2.1  金屬氧化物
    4.2.2  硫化物
    4.2.3  二維異質結
    4.2.4  硼酸鹽體系
    4.2.5  MOF結構
  4.3  光催化分解水制氫
    4.3.1  光催化分解水制氫的發展歷程
    4.3.2  光催化分解水制氫的基本原理
    4.3.3  光催化水分解反應的熱力學

    4.3.4  光催化水分解反應的動力學
    4.3.5  光催化分解水制氫材料
  參考文獻
第5章  半導體光催化水處理
  5.1  半導體光催化水處理概述
    5.1.1  光催化機理
    5.1.2  各種光催化劑及其應用
  5.2  水處理光催化劑的重要體系
    5.2.1  金屬氧化物
    5.2.2  Bi基材料
    5.2.3  有機半導體
    5.2.4  硫化物
    5.2.5  二維異質結
    5.2.6  硼酸鹽體系
  5.3  過硫酸鹽輔助的光催化體系
    5.3.1  PPOH體系
    5.3.2  PPA、PAP和CPPA系統的比較
  參考文獻
第6章  半導體光催化CO2還原
  6.1  CO2還原的基本原理
  6.2  CO2光還原催化劑體系
    6.2.1  光催化體系
    6.2.2  光電催化體系
    6.2.3  光熱催化體系
    6.2.4  金屬氧化物
    6.2.5  硫化物
    6.2.6  有機半導體
    6.2.7  異質結
    6.2.8  等離子體共振
  6.3  光催化CO2參與下的有機合成反應
    6.3.1  異相光催化CO2還原與有機反應相結合的機理和優勢
    6.3.2  光催化CO2嵌入有機反應中
    6.3.3  CO2還原與有機選擇性氧化合成反應的耦合
  參考文獻
第7章  半導體光催化有機合成
  7.1  醇的氧化
    7.1.1  製備醛酮
    7.1.2  製備含C-C或者C-O化合物
    7.1.3  二元醇的脫氫酯化
    7.1.4  硫醇的脫氫氧化
  7.2  環烴的脫氫反應
    7.2.1  環己烷制取苯
    7.2.2  N雜環的脫氫
  7.3  烷烴[C(sp3)-H]氧化製備醛酮
  7.4  胺類的氧化偶聯
  7.5  氧化交叉偶聯反應
    7.5.1  苯和環己烷的交叉偶聯反應
    7.5.2  甲苯和丙酮的交叉偶聯反應
    7.5.3  醚與苯的交叉偶聯反應
    7.5.4  醇與胺的交叉偶聯反應

  7.6  生物質資源的光催化反應
  7.7  藥物合成中的光催化反應
  參考文獻
第8章  半導體理論計算與光催化
  8.1  光吸收的調控
    8.1.1  離子摻雜改性
    8.1.2  新材料的設計
  8.2  載流子分離動力學過程
    8.2.1  軌道、帶邊與有效質量
    8.2.2  非絕熱分子動力學
  8.3  表面催化過程
  8.4  人工智慧與光催化
    8.4.1  機器學習簡介
    8.4.2  機器學習與光催化劑設計
  參考文獻

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