《稀土在半导体光催化材料中的应用》总结了作者近年来关于轻稀土在半导体光催化材料应用方面的研究工作，同时对近年来国内外在二氧化钛光催化及稀土在光催化材料中的应用研究现状进行了综述。全书内容共8 章，分别介绍了稀土掺杂、稀土-稀土共掺杂、稀土-非金属共掺杂对光催化材料——二氧化钛结构及性能的影响规律、工艺条件调控，进一步研究了材料的性能提高机制、粉末型光催化材料的回收再利用等。
本书可供科研院所材料科学与工程、冶金工程、化学类专业等相关领域的科研工作者和工程技术人员以及高等院校相关专业师生参考。

第1章　绪论 001
1.1　光催化概述 003
1.1.1　半导体光催化过程及机理 003
1.1.2　半导体光催化的应用领域 005
1.2　稀土在光催化材料中的应用 010
1.2.1　稀土元素的基本性质 010
1.2.2　稀土在光催化材料中的研究进展 012

第2章　二氧化钛光催化材料 018
2.1　二氧化钛的晶体结构 018
2.2　二氧化钛半导体的能级结构 020
2.3　二氧化钛的光催化基本原理 021
2.4　影响二氧化钛光催化效果的因素 023
2.4.1　界面的吸附性质 023
2.4.2　晶型的影响 024
2.4.3　颗粒尺寸的影响 024
2.4.4　表面积的影响 024
2.4.5　掺杂离子的影响 025
2.5　二氧化钛光催化存在的问题 025
2.6　提高二氧化钛光催化效率的方法 025
2.6.1　金属离子掺杂 026
2.6.2　非金属离子掺杂 029
2.6.3　稀土-非金属离子共掺杂 030
2.6.4　半导体复合 031
2.7　二氧化钛的制备方法 032
2.7.1　水热合成法 033
2.7.2　溶胶-凝胶法 033
2.7.3　均匀沉淀法 034
2.7.4　微乳液法 034
2.8　粉末型二氧化钛的固定及回收回用 035
2.8.1　载体固定 035
2.8.2　絮凝回收 036

第3章　稀土-二氧化钛纳米材料的制备与性能研究 038
3.1　引言 038
3.2　材料的设计与合成 039
3.2.1　典型合成过程 039
3.2.2　稀土掺杂系列二氧化钛的制备 039
3.3　不同稀土元素掺杂对二氧化钛材料的影响 040
3.3.1　掺杂稀土元素种类对二氧化钛晶体结构的影响 040
3.3.2　不同稀土元素掺杂对二氧化钛形貌的影响 044
3.3.3　稀土元素在二氧化钛中存在形式的研究 046
3.3.4　不同稀土元素掺杂对二氧化钛光吸收性能的影响研究 048
3.3.5　不同稀土元素掺杂对二氧化钛成键情况的影响 051
3.4　光催化性能研究 052
3.4.1　最佳掺杂量的选择 053
3.4.2　最佳掺杂元素的选择 056
3.4.3　最佳条件下可见光催化实验 058
3.5　本章小结 059

第4章　Eu-Y 共掺杂二氧化钛纳米材料的制备与性能 061
4.1　引言 061
4.2　Eu-Y 共掺杂二氧化钛光催化剂的制备 061
4.3　稀土-稀土元素共掺杂对二氧化钛材料的影响 062
4.3.1　温度和掺杂元素配比对二氧化钛相组成的影响 062
4.3.2　Eu-Y 共掺杂二氧化钛的微观结构分析 065
4.3.3　Eu-Y 共掺杂二氧化钛光吸收性能研究 067
4.3.4　Eu 和Y 配比不同对二氧化钛荧光性能的影响 068
4.3.5　Eu 和Y 配比对共掺杂二氧化钛成键情况的影响 069
4.4　光催化降解亚甲基蓝性能分析 069
4.4.1　紫外光下铕钇配比对二氧化钛催化降解亚甲基蓝的影响 070
4.4.2　可见光下铕钇配比对二氧化钛催化降解亚甲基蓝的影响 071
4.5　本章小结 071

第5章　RE-B 共掺杂二氧化钛纳米材料的制备与性能 073
5.1　引言 073
5.2　RE-B 共掺杂二氧化钛光催化剂的设计合成 074
5.3　稀土-硼元素共掺杂对二氧化钛材料结构的影响 074
5.3.1　RE-B 共掺杂对二氧化钛晶体结构的影响 074
5.3.2　RE-B-TiO2 在场发射扫描电子显微镜下的形貌观察研究 077
5.3.3　RE-B-TiO2 基于透射电子显微镜的结构研究 078
5.3.4　RE-B-TiO2 表面元素及键结构分析研究 080
5.3.5　RE-B-TiO2 的光吸收性能分析 083
5.3.6　RE-B 共掺杂对二氧化钛荧光性能的影响 084
5.3.7　光催化结果与分析 085
5.4　本章小结 087

第6章　La-F 共掺杂二氧化钛纳米材料的制备与性能 088
6.1　引言 088
6.2　La-F 共掺杂二氧化钛光催化剂的制备 088
6.3　La-F 共掺杂对二氧化钛纳米材料结构的影响 089
6.3.1　La-F 共掺对二氧化钛晶体结构的影响 089
6.3.2　基于场发射扫描电子显微镜的微观形貌分析 091
6.3.3　透射电子显微镜下La-F-TiO2 的微观形貌分析 092
6.3.4　基于X 射线光电子能谱的键结构分析 093
6.3.5　La-F 共掺杂对二氧化钛光吸收性能的影响 096
6.3.6　La-F 的掺杂量对二氧化钛荧光性能的影响 097
6.4　La-F 共掺杂二氧化钛纳米材料光催化性能的影响 098
6.4.1　不同光源下对亚甲基蓝的降解研究 098
6.4.2　不同光源下对罗丹明B 的降解研究 100
6.5　本章小结 103

第7章　电化学法研究La-F 两步共掺杂纳米二氧化钛的催化机理 105
7.1　引言 105
7.2　掺杂改性二氧化钛电极的制备及研究方法 106
7.2.1　La 掺杂及两步共掺杂二氧化钛光催化剂的制备 106
7.2.2　La 掺杂改性二氧化钛电极的制备 107
7.2.3　电化学测试方法 107
7.3　La-F 两步共掺杂对二氧化钛纳米材料结构的影响 107
7.3.1　La-F 两步共掺杂对二氧化钛相结构的影响 107
7.3.2　La-F 两步共掺杂二氧化钛的形貌分析 109
7.3.3　La-F 两步共掺杂二氧化钛表面元素分析 110
7.3.4　La-F 两步共掺杂对二氧化钛光吸收性能的影响 111
7.4　两步共掺杂二氧化钛材料的光催化性能和机理研究 113
7.4.1　两步共掺杂样品的光催化性能研究 113
7.4.2　掺杂二氧化钛电极的交流阻抗 114
7.4.3　平带电势及载流子浓度的测定 118
7.4.4　稀土掺杂二氧化钛机理解释 120
7.5　本章小结 122

第8章　絮凝回收稀土改性二氧化钛基础研究 124
8.1　引言 124
8.2　絮凝剂的制备 125
8.3　絮凝法回收光催化剂 126
8.3.1　絮凝实验中浊度的测定 126
8.3.2　絮凝剂投加量的确定 126
8.3.3　絮凝回收光催化剂重复利用的方法 127
8.4　絮凝回收对光催化材料的影响研究 128
8.4.1　絮凝剂投加量与剩余浊度的关系 128
8.4.2　光催化剂絮凝回收及寿命评价 129
8.4.3　回用对光催化剂形貌的影响 133
8.5　本章小结 135

参考文献 137