本书包括5章内容，第1章概述了光催化技术及光催化剂的改性和应用；第2章全面阐述了g-C3N4加快光生载流子传输与迁移的研究现状和挑战；第3～5章介绍了g-C3N4的缺陷调控、微纳结构调控、金属掺杂和异质结构建及相应的性能提升机制。全书从提高光生载流子传输与迁移效率这一关键科学问题出发，选取典型的可见光驱动的g-C3N4为研究对象，对其进行了缺陷、微观结构、掺杂/异质结改性调控。目前，国内外还未有此类书籍的出版。
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目录
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第1章 光催化技术及光催化剂的改性和应用 1
1.1 引言 1
1.2 半导体光催化技术 3
1.2.1 光催化原理 3
1.2.2 光催化基本过程 3
1.3 催化剂改性策略 4
1.3.1 离子掺杂 4
1.3.2 金属/贵金属沉积 5
1.3.3 构建异质结 5
1.3.4 形貌调控 5
1.3.5 缺陷工程 5
1.4 光催化技术的应用 6
1.4.1 空气净化 6
1.4.2 水体净化 6
1.4.3 能源转化 7
1.4.4 卫生医疗 7
1.4.5 自清洁 7
参考文献 8
第2章 g-C3N4提高光生载流子动力学的研究现状和挑战 11
2.1 引言 12
2.2 调控电荷迁移的内部改性方法 17
2.2.1 外来非金属掺杂 17
2.2.2 非金属自掺杂 19
2.2.3 非金属/金属共掺杂 20
2.2.4 分子/官能团修饰 21
2.2.5 金属掺杂 23
2.2.6 缺陷工程 25
2.3 调整界面电荷迁移的外部改性方法 31
2.3.1 碳点/碳量子点耦合 31
2.3.2 金属量子点耦合 33
2.3.3 等离子体耦合 34
2.3.4 单原子修饰 37
2.3.5 构建异质结 40
2.3.6 同质异质结 45
2.4 面内载流子迁移 46
2.4.1 H键断裂 46
2.4.2 提高结晶度 47
2.4.3 扩展π电子离域 49
2.5 层间电荷传输 52
2.5.1 体相g-C3N4的剥离 52
2.5.2 层间插层用于电荷迁移 55
2.6 总结与展望 58
参考文献 61
第3章 g-C3N4的缺陷调控及光催化作用机制 75
3.1 含三配位氮空位(N3C)g-C3N4高效稳定去除NO的光催化机制 75
3.1.1 引言 75
3.1.2 光催化活性装置 76
3.1.3 样品制备与表征测试 77
3.1.4 表征结果与讨论 79
3.1.5 光催化机制 96
3.1.6 小结 98
3.2 含碳空位C3N4纳米管：电子结构及光催化性能增强机制 98
3.2.1 引言 98
3.2.2 样品制备 99
3.2.3 结果与讨论 99
3.2.4 小结 112
3.3 碳空位g-C3N4纳米片上可见光驱动的NO光催化氧化性能增强机制 113
3.3.1 引言 113
3.3.2 实验合成 114
3.3.3 活性物种捕获实验 114
3.3.4 光电化学实验 114
3.3.5 结果与讨论 114
3.3.6 小结 124
3.4 自结构修饰g-C3N4纳米片上增强的可见光光催化NOx性能与反应路径研究 124
3.4.1 引言 124
3.4.2 g-C3N4的合成 125
3.4.3 结果与讨论 125
3.4.4 小结 136
参考文献 137
第4章 g-C3N4的微纳结构调控及光催化作用机制 145
4.1 双氰胺高压聚合大幅度提高层状g-C3N4的可见光催化活性及其作用机制研究 145
4.1.1 引言 145
4.1.2 材料与合成 146
4.1.3 结果与讨论 147
4.1.4 小结 159
4.2 缩聚脒脲制备具有高光催化产氢活性的g-C3N4纳米片及其还原机制研究 159
4.2.1 引言 159
4.2.2 水解双氰胺(DCDA)制备脒脲 160
4.2.3 g-C3N4纳米片的制备 160
4.2.4 结果分析 160
4.2.5 光催化还原机制 166
4.2.6 小结 169
4.3 多次煅烧g-C3N4增强NO的可见光催化氧化性能研究 169
4.3.1 引言 169
4.3.2 催化剂的制备 170
4.3.3 结果和讨论 170
4.3.4 光催化氧化NO机制 182
4.3.5 小结 184
参考文献 185
第5章 金属掺杂及异质结构建修饰的g-C3N4及其光催化活性增强机制 190
5.1 铋单质修饰的g-C3N4复合异质结对NO可见光催化氧化性能提升机制 190
5.1.1 引言 190
5.1.2 Bi-g-C3N4复合材料的制备 191
5.1.3 光催化氧化去除NO 191
5.1.4 光催化剂的结构和组成 193
5.1.5 光学性质及可能的光催化机理 195
5.1.6 小结 199
5.2 Pd-QDs修饰的g-C3N4对NO光催化氧化机理的研究 199
5.2.1 引言 199
5.2.2 催化剂的合成 200
5.2.3 表征结果与讨论 200
5.2.4 NO的去除机理 205
5.2.5 小结 207
5.3 金红石型TiO2与g-C3N4 QDs异质结：一种高效的可见光驱动Z型复合光催化剂 207
5.3.1 引言 207
5.3.2 实验合成 208
5.3.3 结果与讨论 208
5.3.4 光催化机制 218
5.3.5 小结 220
参考文献 220
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