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第一篇 用于分解水的金属氧化物光阳极1

1.1 二氧化钛2

1.1.1 纳米晶态TiO2膜2

1.1.2 有序的TiO2纳米管和纳米棒阵列7

1.1.3 TiO2掺杂非金属元素9

1.2 氧化铁12

1.2.1 p型掺杂16

1.2.2 硅掺杂17

1.3 二元氧化物之外的化合物19

1.3.1 二元金属氧化物19

1.3.2 混合金属氧化物20

1.3.3 氧氮化物23

1.3.4 钙钛矿型半导体和复合电极23

参考文献24

第二篇 敏化的纳米结构金属氧化物的光催化产氢31

2.1 引言31

2.2 用于水氧化及产氢的染料敏化光阳极35

2.3 基于TiO2和TiO2／金属硫化物的高度有序的半导体纳米结构43

2.3.1 电化学生成二氧化钛纳米管的实验条件46

2.3.2 纳米管阵列的光电性能49

2.3.3 利用VI族半导体对二氧化钛光电极的修饰51

2.3.4 二氧化钛基底修饰方法53

2.3.5 Bi2S3/TiO2光电极54

2.3.6 CdS和CdSe/TiO2光电极58

2.3.7 CdTe/TiO263

2.4 基于阳极生长的WO3的光电极65

2.4.1 通过电化学氧化金属钨制备阳极WO3膜65

2.4.2 光电化学69

参考文献74

第三篇 用于可见光分解水的光催化剂的表面纳米结构77

3.1 引言77

3.2 光催化分解水中共催化剂的一般作用79

3.3 光催化剂／共催化剂复合物的制备80

3.4 混合氧化物纳米粒子作为新型共催化剂81

3.4.1 使用混合氧化物作为共催化剂的原因81

3.4.2 Rh2-yCryO3共催化剂用于全分解水的独特性能83

3.4.3 反应体系中的气体对活性的影响86

3.5 贵金属／铬（核／壳）纳米粒子87

3.5.1 核／壳结构纳米粒子作为共催化剂最初设计概念87

3.5.2 制备、表征与功能88

3.5.3 成功制备核／壳纳米结构的因素91

3.5.4 提高核粒子的分散可增强贵金属／Cr2O3（核／壳）体系的活性92

3.5.5 Cr2O3修饰金属氧化物核体系的应用94

3.6 结论与展望95

参考文献95

第四篇 人工光合作用面临的挑战：水在纳米结构界面的氧化98

4.1 引言98

4.2 析氧催化剂100

4.2.1 金属氧化物100

4.2.2 多金属氧酸盐105

4.2.3 光驱动多金属氧酸盐催化水氧化107

4.3 碳纳米管在水分解催化中的潜在应用110

4.3.1 碳纳米管作为电荷分离二分体中的活性组分110

4.3.2 碳纳米管应用于水分解114

4.4 结论与展望115

参考文献116

第五篇 CO2光催化还原：从分子到半导体125

5.1 引言125

5.2 金属配合物光催化还原CO2126

5.2.1 单组分体系126

5.2.2 多组分体系130

5.2.3 超分子光催化剂135

5.3 无机半导体光催化体系138

5.3.1 原理138

5.3.2 TiO2及相关材料144

5.3.3 其他光催化剂147

5.3.4 聚金属氧酸盐149

5.3.5 复合体系149

5.4 小结152

参考文献152

第六篇 设计基于金属氧化物的异相催化剂以控制化学反应的选择性157

6.1 引言157

6.2 二氧化钛158

6.2.1 氧化反应159

6.2.2 还原反应164

6.2.3 偶联反应164

6.3 高分散氧化物167

6.3.1 钛167

6.3.2 铬170

6.3.3 钒170

6.4 多钨酸盐171

6.4.1 浸渍多相化172

6.4.2 溶胶-凝胶多相化173

6.4.3 离子交换法多相化175

6.4.4 利用膜的多相化177

6.4.5 光敏半导体的多相化177

6.5 结论178

参考文献178

索引184