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| 編輯推薦： |
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清华大学优秀博士学位论文丛书（以下简称优博丛书）精选自2014年以来入选的清华大学校级优秀博士学位论文（Top 5%）。每篇论文经作者进一步修改、充实并增加导师序言后，以专著形式呈现在读者面前。优博丛书选题范围涉及自然科学和人文社会科学各主要领域，覆盖清华大学开设的全部一级学科，代表了清华大学各学科*秀的博士学位论文的水平，反映了相关领域*的科研进展，具有较强的前沿性、系统性和可读性，是广大博硕士研究生开题及撰写学位论文的必备参考，也是科研人员快速和系统了解某一细分领域发展概况、*进展以及创新思路的有效途径。
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| 內容簡介： |
基于半导体的光催化剂技术可以将低密度的太阳能转化为高密度的化学能，是一种利用太阳能解决能源和环境问题的理想技术。聚合物石墨相氮化碳由于其不含金属、化学稳定性好、环境兼容、具有二维层状结构等优点，在可见光催化领域表现出良好的应用前景。本书从石墨相氮化碳的结构特征出发，介绍了其制备、表征、光电特性，重点阐述了其在光催化领域的应用，给出了该材料存在的问题及解决方案，并展望了未来发展方向。
本书既介绍了光催化基础理论，又对纳米材料表征技术进行了总结，内容新颖，语言通俗易懂。本书不仅可以供纳米材料和催化领域等专业研究人员参考，也适用于对二维材料感兴趣的大众读者。
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| 目錄：
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第1章绪论
1．1研究背景
1．2石墨相氮化碳的结构、制备及性质
1．2．1结构
1．2．2制备方法
1．2．3性质
1．3石墨相氮化碳材料的应用
1．3．1环境催化
1．3．2能源催化
1．3．3有机催化
1．3．4其他应用
1．4提高石墨相氮化碳光催化活性的策略
1．4．1改性和结构优化
1．4．2构筑半导体异质结
1．4．3与光敏性染料复合
1．4．4负载贵金属纳米颗粒
1．4．5与碳材料杂化
1．4．6其他方法
1．5石墨相氮化碳基光催化材料的发展趋势
1．6论文的主要研究思路和内容
第2章材料与实验方法
2．1材料
2．2仪器设备
2．3表征及一般性能测试
2．3．1结构表征
2．3．2一般性能测试
2．4光催化性能测试
2．4．1降解RhB
2．4．2分解水产氢
第3章石墨相氮化碳三维宏观体的制备及光催化性能
3．1本章引言
3．2制备、表征及性质
3．2．1材料制备
3．2．2结构表征
3．2．3力学性能
3．2．4光学特性
3．2．5形成机制
3．3光催化性能及机理分析
3．3．1光催化性能
3．3．2循环稳定性
3．4本章小结
第4章石墨相氮化碳多孔纳米片的制备及光催化性能
4．1本章引言
4．2制备、表征及性质
4．2．1制备及形成机制
4．2．2结构表征
4．2．3光吸收特性及能带结构
4．2．4荧光性能
4．2．5电子顺磁特性
4．2．6磁性特性
4．3光催化性能及循环稳定性
4．3．1光催化性能
4．3．2循环稳定性
4．4本章小结
第5章小尺寸单层石墨相氮化碳的制备及光催化性能
5．1本章引言
5．2制备、表征及性质
5．2．1材料制备
5．2．2结构表征
5．2．3光学特性
5．2．4能带结构
5．2．5磁学特性
5．2．6形成机制
5．3光催化性能及机理分析
5．3．1光催化性能
5．3．2光电响应性能
5．4荧光成像应用
5．5本章小结
第6章高结晶性石墨相氮化碳的制备及光催化性能
6．1本章引言
6．2制备、表征及性质
6．2．1材料制备
6．2．2结构表征
6．2．3光学性能
6．3光催化性能及机理分析
6．3．1光催化及光电响应性能
6．3．2循环稳定性
6．4本章小结
第7章复合型氮化碳的制备及光催化性能
7．1本章引言
7．2制备、表征及性质
7．2．1材料制备
7．2．2结构表征
7．2．3形成机制
7．2．4光学性能
7．3光催化性能及机理分析
7．3．1光催化性能
7．3．2光电响应性能
7．3．3机理分析
7．3．4循环稳定性
7．4本章小结
第8章结论与展望
8．1结论
8．2创新点
8．3展望
参考文献
索引
在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
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| 內容試閱：
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光催化技术，如光催化分解水制氢和二氧化碳光催化还原等，既可以将低密度、离散的太阳能转化为高密度、易于集中存储的化学能，又可以降解水和空气中的有机污染物，是一种利用太阳能缓解能源危机、解决环境问题极为理想的先进技术。光催化材料是光催化技术的核心。然而，基于传统过渡金属的半导体催化材料价格昂贵、会产生二次污染、光催化效率低，其大规模产业化应用被制约。石墨相氮化碳是近年发展起来的新型半导体材料，是快速发展的二维材料大家族的一员，同时又是具有优异性能的光催化材料。该材料不含金属、化学稳定性好、环境友好，在可见光催化领域表现出极佳的应用前景。然而，传统制备方法获得的石墨相氮化碳比表面积小、光生载流子复合率高，导致光催化效率低，限制其工业化应用前景。本书从氮化碳的晶体结构开篇，综述了最为稳定的石墨相氮化碳的制备、表征方法及物化性质； 继而聚焦光催化特性，详细分析了石墨相氮化碳在光催化应用，特别是未来的规模应用中面临的瓶颈问题，并提出创新性解决思路。在本书中，作者系统阐述了通过对微纳结构、相结构及能带结构的调控和调制，构建高催化活性石墨相氮化碳的新策略和创新成果。比如： 提出基于三维模板（三聚氰胺海绵）的原位热聚合方法，实现二维氮化碳的三维宏观织构化； 提出氨气热刻蚀法，通过可控营造碳缺陷，实现了氮化碳纳米片的多孔化； 通过在石墨相氮化碳上原位合成结晶型氮化碳，构建基于相界面异质结的复合氮化碳。作者提出的三维织构化、可控碳刻蚀多孔化和复合氮化碳异质结构均是提高石墨相氮化碳光催化活性的重要策略，已经被同行广泛引用和发展，希望可以推动氮化碳光催化技术走向实用。提笔至此，需要简单交代一下作者和这本博士论文的前世今生。作者梁庆华是我的博士生，是一名让老师放心、安心的好学生，同时又有着极强的主观能动性，有成为一名优秀科研工作者的几个潜质： 勤奋、善于思考、执行力强。我的课题组（Nanoyang）一直以碳材料和储能材料为主要研究方向，庆华是第一个主动将触角伸向其他领域的学生。即使氮化碳和碳材料有着丝丝缕缕的联系（这也是我答应这个选题的前提），但我能够做的也只有思路上的帮助和论文写作上的指导。因此，这本书有着强烈的庆华特色，间或具有一些作为导师的我的影子。三维织构化、多孔化以及异质结构化应该是Nanoyang的碳材料研究积淀给予这本论文的最大影响，当然这也成为此书的最大特色，也是读者应该细细品读的部分。当然，此书也有缺憾之处。譬如行文如果再从容一些，每一部分钻得再深一些，对这个火热研究领域的贡献会更大； 再譬如，作者对每一部分用力如果不那么平均、不那么面面俱到，可能会是一本更优秀、可读性更强的论文。这两句话希望对庆华将来的科研生涯有些帮助。总之，希望读者可以从此书中品到些东西创新的成果、作者的奇思妙想，还有其坚忍不拔的科研态度。也感谢论文的合作指导教师、清华大学材料学院的黄正宏研究员，这本论文也是我们多年亲密合作的结晶。祝愿梁庆华博士的科研之路越走越宽！清华大学深圳研究生院能源与环境学部2017年10月
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