氮化碳系光催化材料（簡體書）

本書在簡單介紹光催化基礎和有機半導體氮化碳結構、改性方法及應用的基礎上，分章節重點介紹了特殊形貌氮化碳、單元素摻雜、雙元素共摻雜以及氮化碳異質結復合材料。探討了前驅體種類、熱剝離條件、元素摻雜和異質結構建等體系下，氮化碳系光催化材料的構效關係以及協同作用機理。本書適合從事光催化或相關研究領域的科研人員、相關專業的大學師生以及科技愛好者閱讀，對從事納米光催化材料研究的科研工作者具有參考價值，也對從事納米光催化技術應用與開發的工程技術人員具有指導意義。

隨著三大化石燃料的快速消耗，人類社會正受到能源短缺和環境污染的嚴重威脅。其中，染料、芳烴、激素和農藥等林產品廢料的肆意排放是構成環境污染的主要原因。這些有毒有害物質很有可能轉化為致癌物、致畸物甚至誘變劑，已引起世界各國的高度重視。因此，利用清潔、環保、高效、安全的可再生能源已然成為社會可持續發展的重中之重。半導體的光催化技術是較有前景的且能夠同時解決能源和環境問題的可行途徑。光催化技術主要依靠清潔友好的、分布廣泛的、成本低廉的太陽能提供能量，將能量密度低的太陽能轉換為能量密度高的化學能。近年來，該技術已經應用於污水處理、表面自潔凈、光催化裂解水、消毒殺菌、CO2還原和光致邏輯器件等領域。

隨著三大化石燃料的快速消耗，人類社會正受到能源短缺和環境污染的嚴重威脅。其中，林產品廢料的肆意排放是構成環境污染的主要原因。這些有毒有害物質很有可能轉化為致癌物、致畸物甚至誘變劑，已引起世界各國的高度重視。因此，利用清潔、環保、高效、安全的可再生能源已然成為社會可持續發展的重中之重。半導體光催化技術是有前景且能夠同時解決能源和環境問題的可行途徑。光催化技術主要依靠清潔友好、分布廣泛、成本低廉的太陽能提供能量，將能量密度低的太陽能轉換為能量密度高的化學能。近年來，該技術已經應用於污水處理、表面自潔凈、光催化裂解水、消毒殺菌、CO2 還原和光致邏輯器件等領域。光催化在環境保護與治理上的應用研究始於20 世紀70 年代後期，Cary 和Bard 利用TiO2 懸浮液，在紫外光照射下降解多氯聯苯和氰化物獲得成功，被認為是光催化在消除環境污染物方面的首創性研究工作。80 年代初，多相光催化在消除空氣和水中的有機污染物方面取得重要進展，成為多相光催化一個重要的應用領域。目前，光催化環境友好應用研究領域的發展十分迅速，如光催化礦化方面的研究已應用在水或空氣中存在的主要有機污染物，例如致癌類鹵化物、農藥及其他有毒有機物的降解和去除。本書依托國家自然科學基金項目《新型Gd-N-TiO2 /g-C3 N4 /木素基泡沫炭復合材料原位生長機制及應用基礎研究》（項目批準號： 31960297）， 在云南省木材膠黏劑及膠合制品重點實驗室的大力支持下，總結了作者近五年來在石墨相氮化碳基可見光催化材料領域的研究成果。全書共7 章，第1 章主要介紹了光催化技術的機理、應用及發展趨勢； 第2 章介紹了石墨相氮化碳的結構、制備、應用和研究進展；第3～6 章為全書的主體部分， 基本按照材料與方法、結構與表征、光催化性能、光催化機理、小結的順序進行撰寫。分別重點介紹了形貌調控氮化碳、單元素摻雜氮化碳、雙元素摻雜氮化碳、氮化碳異質結體系的結構與性能研究。每章內容均很好地闡述了不同體系氮化碳材料的制備工藝、微觀結構和催化性能間的相互關係。由於目前光催化研究及其相關技術發展非常迅速， 作者水平和知識面有限，書中如有不當之處，懇請廣大讀者批評指正。著者2022年5月

第1章 光催化概述0011.1　光催化的發展歷史0021.1.1　光催化現象的發現0021.1.2　能源危機帶來的發展機遇0021.1.3　環境危機帶來的機遇0031.1.4　超級細菌和流行病毒的新對策0031.2　光催化基本概念0041.2.1　光催化反應機理0041.2.2　光催化反應的控制因素0051.2.3　半導體的能帶結構0081.3　光催化的應用領域0121.3.1　空氣凈化0121.3.2　水凈化0121.3.3　表面自清潔凈化0131.3.4　醫療衛生0131.3.5　光催化有機合成0131.3.6　能源催化應用0141.4　光催化的發展趨勢0161.4.1　新型光催化材料探索0161.4.2　光催化過程活性和能效的提高0161.4.3　光催化實際應用拓展0171.4.4　光催化技術的前景017參考文獻017第2章 有機半導體氮化碳0212.1　氮化碳基材料的研究背景0222.2　氮化碳的結構及制備0232.2.1　氮化碳的結構0232.2.2　氮化碳的制備0252.3　氮化碳的物理化學性質0292.3.1　g-C3 N4 的穩定性0292.3.2　g-C3 N4 的光學性能0302.4　氮化碳的改性方法0312.4.1　摻雜氮化碳的研究進展0312.4.2　結構調控氮化碳的研究進展0342.4.3　氮化碳異質結的研究進展0402.4.4　單原子催化修飾的研究進展0442.5　氮化碳的應用0452.5.1　催化劑0452.5.2　氮源0452.5.3　光催化0462.6　材料的拓展049參考文獻051第3章 形貌調控氮化碳0633.1　剝離型多孔氮化碳的合成及性能0643.1.1　材料與方法0653.1.2　結構與表征0663.1.3　光催化性能0723.1.4　光催化機理0743.2　無模板法合成多孔氮化碳0763.2.1　材料與方法0773.2.2　結構與表征0783.2.3　光催化性能0813.2.4　光催化機理082參考文獻083第4章 單元素摻雜氮化碳0894.1　層狀可調鐵摻雜氮化碳及其性能0904.1.1　材料與方法0914.1.2　結構與表征0924.1.3　光催化性能0984.1.4　光催化機理1024.2　珊瑚狀Fe 摻雜g-C3 N4 材料及其性能1044.2.1　材料與方法1054.2.2　結構與表征1064.2.3　光催化性能1094.3　P 摻雜氮缺陷g-C3 N4 及其性能1104.3.1　材料與方法1114.3.2　結構與表征1124.3.3　光催化性能1184.3.4　光催化機理120參考文獻122第5章 雙元素共摻雜氮化碳1295.1　鐵磷共摻雜氮化碳及其光催化性能研究1305.1.1　材料與方法1315.1.2　結構與表征1325.1.3　光催化性能1365.1.4　光催化機理1375.2　Ag-P 共摻雜石墨相氮化碳的結構和性能1395.2.1　材料與方法1405.2.2　結構與表征1415.2.3　光催化性能1445.2.4　光催化機理1455.3　Gd-P 共摻雜g-C3 N4 及其可見光降解性能1485.3.1　材料與方法1495.3.2　結構與表征1515.3.3　光催化性能1565.4　B-P 共摻雜多孔氮化碳的制備及光催化性能1595.4.1　材料與方法1605.4.2　結構與表征1615.4.3　光催化性能1665.4.4　光催化機理168參考文獻171第6章 氮化碳異質結復合材料1816.1　N-Fe-Gd-TiO2 /g-C3 N4 納米片復合材料1826.1.1　材料與方法1836.1.2　結構與表征1856.1.3　光催化性能1906.1.4　光催化機理分析1916.2　0D/2D 氧化亞銅量子點/g-C3 N4 復合材料1946.2.1　材料與方法1966.2.2　結構與表征1976.2.3　光催化性能2046.2.4　光催化機理2066.3　雙芬頓Fe3 O4-Fe-CN 磁性復合材料2096.3.1　材料與方法2106.3.2　結構與表征2126.3.3　光催化性能2196.3.4　光催化機理221參考文獻224