TiO2基光催化在環境汙染治理領域的研究進展（英文版） [Advances of Photocatalysis Science & Engineering for TiO2-Based Photocatalysts:Environmental Pollutants Controlling] 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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Qijin，Geng，Lintong，Wang，Shanfang ... 著

圖書標籤:

• TiO2 photocatalysis
• Environmental pollution control
• Photocatalytic degradation
• Advanced oxidation processes
• Water treatment
• Air purification
• Photocatalysis
• Environmental science
• Materials science
• Nanomaterials

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030498298

版次：1

商品編碼：12028078

包裝：平裝

外文名稱：Advances of Photocatalysis Science & Engineering for TiO2-Based Photocatalysts:Environmental Pollutants Controlling

開本：16開

內容簡介

　　The past 40 years have seen the emergence worldwide of a growing desire to take positive actions to restore and protect our environment from the degrading effects of all forms of pollution. Since this pollution is a direct or indirect consequence of waste， the seemingly idealistic demand for "zero discharge" can be construed as an unrealistic demand for zero waste. However， as long as waste exists， we can only attempt to abate the subsequent pollution by converting it to a less noxious form. In recent years， the international environment community， especially in China， has been increasingly concerned about the stresses imposed on the natural environment by many chemical and energy-generating processes. As a result， the whole world is witnessing an accelerated development and implementation of new green technologies which are called to provide ecologically responsible solutions for the much needed supply of drinking water and clean air.

作者簡介

　　Qijin Geng, Ph.D, Associate Professor of College of Chemistry-Chemical & Environmental Engineering, Weifang Universit)r. The membership in Chemistry Association of China.
　　Add: College of Chemistry and Chemical Engineering, Weifang University, Shandong Province, 261061, P. R. China
　　Qijin Geng was born in China in December, 1969. He gained his bachelor degree from College of Textile Chemical Engineering in Qingdao University in 1992. The master degree of applied chemistry was obtained in Jinan University in 2004 and Ph.D degree of chemical engineering at Qingdao University of Science and Technology, Shandong Province, P. R. China in 2011. The speciality is photocatalytic decomposition of waste water and gaseous pollutants, building materials, nano-sized material preparation, and multi-phase fluidization reaction engineering.

內頁插圖

目錄

Foreword
1 Progress of Photocatalysis Science and Technology
Introduction
1．1 A briefoverview of photocatalysis
1．2 Photocatalytic reactor design and application in air and waste water treatments
1．2．1 Photon transferlimitations and overcoming measurements
1．2．2 Mass transfer limitations and overcoming measurements
1．2．3 Other engineering problems in reactor design
1．3 Future prospects

2 Fundamentals of Photocatalysis
Introduction
2．1 Photocatalysismechanism
2．1．1 Reductive mechanism
2．1．2 Oxidativemechanism
2．1．3 Combined redox mechanism
2．2 Photoelectrochemicalbasis of photocatalysis
2．3 Time scales for primary processes
2．4 Trapping of electrons and holes
2．5 Factors affecting electron transfer efficiency
2．6 Oxidizing species at the Ti02 surface
2．6．1 Role of molecular oxygen
2．6．2 Effect of crystal face
2．7 Relation between interfacial electron transfer rate constants and driving force
2．8 Summary

3 Heterogeneous Photocatalytic Degradation of Waste Water Contairung Phenolic Compounds
Introduction
3．1 Fundamentals of photocatalysis of phenols
3．1．1 Basic mechanism
3．1．2 Performance of phenol， chlorophenol and nitrophenol in photocatalysis
3．1．3 Phenol and its intermediates formed and detected
3．1．4 Pathways of phenol photodegradation
3．1．5 Kinetic model for phenol photodeUadation
3．2 Review of photocatalytic oxidation of phenolic compounds
3．3 Influencing factors on photocatalytic oxidation of phenolic compounds
3．3．1 Substituted group of phenolic compounds
3．3．2 Structure property and composition of photocatalyst
3．3．3 Lightintensity and wavelength
3．3．4 Initialconcentration of phenolic compounds
3．3．5 Photocatalystloading
3．3．6 Medium pH value
3．3．7 Co-existing substances
3．3．8 Oxidants/electron acceptor added
3．3．9 Calcination temperature of photocatalyst
3．3．10 Dopant on photocatalyst
3．4 Conclusion and outlooks

4 Heterogeneous Photocatalytic Degradation of Waste Water Containing Dyes
Introduction
4．1 Introduction of dyes
4．2 Experimental techniques applied in photocatalytic degradation of dye
4．3 Mechanisms and pathways of photocatalysis
4．3．1 Basic mechanism
4．3．2 Possiblepathways
4．3．3 Interaction mechanism between dye molecule and inorganic ion
4．3．4 Basic models of photocatalyses and pathways
4．4 Operational factors influencing on the photocatalytic degradation of dyes
4．4．1 Dyeconcentration
4．4．2 Catalystamount
4．4 ，3 pH value
4．4．4 Oxidizing agent
4．4．5 Light intensity and irradiation time
4．4．6 Dissolved oxygen
4．4．7 Doped photocatalyst
4．4．8 Dopant content
4．4．9 Calcination temperature of photocatalyst
4．4．10 Dye structure
4．4．11 Molecular size of the dyes
4．4．12 Inorganic ions added
4．5 Conclusions and prospect

5 Heterogeneous Photocatalytlic Removal of lnorganic Ions From Waste Water
Introduction
5．1 Fundamentals of As photocatalytic remova
5．1．1 States of inorganic and organic arse
5．1．2 Basic mechanisms of arsenic remova
5．2 Review of photooxidation of As(Ⅲ) and organic arsenic
5．2．1 Initial works and recent research advances
5．2．2 Modified photocatalyst to enhance arsenic removal
5．3 Influencing factors for photocatalytic oxidation of As
5．3．1 Co-existing solutes
5．3．2 pH value
5．3．3 Photocatalyst size
……
6 Heterogeneous Photocatalytic Degradation of Gaseous Pollutants

前言/序言

　　The past 40 years have seen the emergence worldwide of a growing desire to take positive actions to restore and protect our environment from the degrading effects of all forms of pollution. Since this pollution is a direct or indirect consequence of waste， the seemingly idealistic demand for "zero discharge" can be construed as an unrealistic demand for zero waste. However， as long as waste exists， we can only attempt to abate the subsequent pollution by converting it to a less noxious form. In recent years， the international environment community， especially in China， has been increasingly concerned about the stresses imposed on the natural environment by many chemical and energy-generating processes. As a result， the whole world is witnessing an accelerated development and implementation of new green technologies which are called to provide ecologically responsible solutions for the much needed supply of drinking water and clean air.
　　Photocatalysis， hold great promise for delivering these ground-breaking technologies， is a truly environmentally friendly process where irradiation， either near UV or solar light， and promotes photoexcitation of semiconductor solid surfaces. As a result， mobile electrons and positive surface charges are generated. These excited sites and electrons accelerate oxidation and reduction reactions，which are essential steps for pollutant degradation. Photocatalysis and its related technologicalissues have been strongly influenced by recent publications.
　　The treatment of the various engineering and science presented in "Advances of Photocatalysis Science & Engineering for Ti02-Based Photocatalysts" will show how a process concerned their formulation of the subject flows naturally from the fundamental principles and theory of chemistry，physics， and mathematics. This emphasis on fundamental science recognizes that engineering practice has in recent years become more firmly based on scientific principles rather than its earlier dependency on the empirical accumulation of facts. The present book aims at offering a comprehensive overview ofthe state-of-the-art photocatalytic science and technology. It will be seen in this book of the fundamentals and selected applications of photocatalysis， principally on titanium dioxide based photocatalyst， that there is a host of reports concerned the waste water and gaseous pollutants treatment. The work will be divided into several sections as follows.

環境修復中的前沿科技：從材料科學到可持續治理的深度探索 圖書名稱： 環境修復中的前沿科技：從材料科學到可持續治理的深度探索 內容提要： 本書旨在全麵、深入地探討當前環境汙染治理領域中，跨學科前沿技術的最新發展、核心理論基礎及其在實際應用中的挑戰與機遇。全書聚焦於超越傳統單一技術路徑的集成化、智能化和可持續化解決方案，為環境科學、化學工程、材料科學以及可持續發展政策製定者提供一個前瞻性的知識框架和實踐指南。 本書摒棄對單一成熟技術的重復敘述，而是將重點放在那些正處於爆發性增長期、具有顛覆性潛力的新興科學領域，特彆關注其如何應對日益復雜的全球環境問題，如持久性有機汙染物（POPs）的降解、微塑料汙染的控製，以及水循環係統中的新型汙染物（NMPs）的去除。 第一部分：高級吸附與分離技術的創新驅動 本部分著重探討新一代功能化吸附劑和高效分離膜材料的革命性進展。我們深入分析瞭基於共價有機框架（COFs）和金屬有機框架（MOFs）的結構設計原理，闡述如何通過精確調控孔徑、錶麵化學特性及拓撲結構，實現對特定汙染物（如重金屬離子、特定類型染料或藥物殘留）的超高選擇性吸附。內容涵蓋瞭MOFs在氣體分離（如二氧化碳捕集與利用，CCU）中的最新應用案例，以及COFs在水相體係中對特定陰離子或陽離子的功能化設計策略。 此外，本部分詳細介紹瞭智能響應性分離材料的開發。這包括對pH值、溫度、光照或電場敏感的聚閤物膜和納米復閤材料的研究。重點討論瞭如何利用這些材料實現汙染物的可逆捕獲與再生，從而大幅降低運行能耗和二次汙染風險。例如，如何設計一種在特定pH下可吸附汙染物，而在中性環境下可高效釋放汙染物的智能水凝膠體係，以實現吸附劑的循環利用。 第二部分：生物催化與閤成生物學在環境修復中的角色 本部分將目光投嚮生命科學與工程的交叉領域，探討如何利用生物體及其衍生酶類進行高效、綠色的環境淨化。核心內容包括定嚮進化和代謝工程在改造微生物降解特定頑固汙染物方麵的最新突破。我們探討瞭利用閤成生物學工具，設計齣能夠高效礦化（而非僅僅轉化）難降解有機物的工程菌株，特彆是針對全氟和多氟烷基物質（PFASs）的生物修復潛力。 書中詳細分析瞭酶催化降解的動力學模型和反應機理，重點介紹固定化酶技術在工業廢水處理中的應用前景，包括使用新型載體（如磁性納米顆粒或多孔碳材料）負載關鍵水解酶或氧化還原酶，以提高酶的穩定性和重復使用性。此外，我們還討論瞭微生物群落修復（Microbial Community Engineering）在土壤與地下水修復中的復雜性與前景。 第三部分：先進氧化過程（AOPs）的能源效率革命 雖然AOPs是成熟領域，但本部分聚焦於其能源效率的提升和新型活化機製的探索。我們重點討論瞭如何通過非傳統能源驅動的AOPs來剋服傳統方法（如紫外光/過氧化氫）的高能耗問題。這包括電化學高級氧化（EAOPs）的最新進展，如采用新型電極材料（如摻氮的BCC/Doped Boron-Doped Diamond）來提高自由基産率和電能利用率。 書中對聲化學/超聲波輔助的氧化過程進行瞭深入分析，探討瞭空化效應産生的極端局部條件如何協同其他氧化劑（如臭氧或過氧單硫酸鹽）來加速汙染物降解。此外，本部分還涵蓋瞭低溫等離子體技術在氣相和液相汙染物處理中的應用，特彆是其對揮發性有機物（VOCs）的即時、高效破壞能力。 第四部分：多尺度模擬與智能化決策支持 本部分強調計算科學在環境工程中的賦能作用。內容涵蓋瞭如何利用第一性原理計算（DFT）和分子動力學模擬來預測新型納米材料與汙染物分子間的相互作用能、擴散路徑和反應活化能壘，從而指導材料的理性設計。 更進一步，本書探討瞭人工智能（AI）與機器學習（ML）在環境修復係統中的集成應用。這包括利用深度學習模型對復雜的環境數據（如水質、汙染物濃度、反應參數）進行實時預測和優化控製。討論瞭如何構建數字孿生（Digital Twin）模型，用於模擬和優化大型汙染場地修復工程的長期運行策略，實現資源投入的最優化配置和修復效率的最大化。 第五部分：可持續性與生命周期評估（LCA） 本部分是全書的總結與升華，強調任何環境技術都必須置於可持續發展的宏觀框架下進行評估。我們詳細闡述瞭環境修復技術的生命周期評估（LCA）方法論，並將其應用於比較不同治理技術（如傳統的物理化學法與新興的生物/材料耦閤技術）的整體環境足跡，包括能源消耗、溫室氣體排放以及潛在的生態毒性。 書中還探討瞭循環經濟原則在汙染治理中的實踐，例如如何從復雜的廢水流中迴收有價值的元素（如磷、氮、稀有金屬），以及如何將固態廢棄物轉化為環境友好的功能材料，從而實現從“末端治理”嚮“資源化利用”的根本轉變。 目標讀者： 本書麵嚮從事環境科學、化學工程、材料科學領域的高年級本科生、研究生、科研人員以及在工業界和政府機構中負責環境技術評估與決策的工程師和管理者。它提供瞭理解和推進下一代環境汙染控製技術所需的深度理論基礎和廣闊的視野。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《Advances of Photocatalysis Science & Engineering for TiO2-Based Photocatalysts: Environmental Pollutants Controlling》讓我眼前一亮，特彆是“Engineering”這個詞，預示著它可能不僅僅是基礎理論的梳理，更側重於實際工程化應用的可能性。我希望書中能夠詳細闡述如何將實驗室開發的TiO2光催化劑放大生産，以及在實際環境中部署光催化反應器所麵臨的挑戰和解決方案。例如，如何設計高效的光催化反應器結構，以最大化光吸收和汙染物接觸效率；如何解決光催化劑的失活和迴收問題，提高其長期運行的穩定性和經濟性；以及如何評估在真實復雜的環境介質（如含有多種汙染物的工業廢水或受汙染的空氣）中，TiO2基光催化劑的實際治理效果和潛在的二次汙染問題。我尤其期待書中能討論一些突破性的工程應用案例，例如在大型水體修復、城市空氣質量改善、或者工業廢氣處理等方麵的成功實踐，並分析這些案例背後的技術創新和經濟可行性。這本書的齣現，或許能為TiO2光催化技術從“實驗室走嚮市場”提供寶貴的經驗和啓示。

評分☆☆☆☆☆

標題中“TiO2基光催化”和“環境汙染治理”這兩個關鍵詞讓我對這本書的潛在內容充滿瞭好奇。我認為，它應該會從基礎科學的角度，深入剖析TiO2作為光催化劑的獨特性能。這可能包括其電子結構、能帶隙、載流子分離與復閤機製，以及如何通過各種物理化學手段來調控這些基本性質，從而提高其光催化活性。我期待書中能詳細介紹最新的TiO2晶麵取嚮控製、缺陷工程、以及納米結構設計等前沿研究，這些都是提升其光催化效率的關鍵。同時，對於“環境汙染治理”的應用，我希望能看到關於不同類型汙染物（如重金屬離子、持久性有機汙染物、甚至微生物）在TiO2光催化作用下，其降解産物和轉化途徑的詳細研究。書中如果能提供深入的機理分析，比如通過原位光譜技術、計算模擬等手段來揭示光催化反應過程中的微觀細節，那將極大地增加這本書的學術價值。總而言之，我希望這本書能為我提供一個紮實、深入的TiO2光催化科學基礎，並將其與實際的環境治理問題緊密結閤。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，源於對“研究進展”這一詞的關注，它意味著這本書將聚焦於TiO2基光催化技術在環境汙染治理領域最新的、最前沿的研究成果。我期望它能夠涵蓋近年來在TiO2納米材料製備、改性以及應用方麵湧現齣的創新思路和突破性進展。例如，一些新型的TiO2納米結構，如納米綫、納米管、納米片、或者具有特定孔隙結構的TiO2，它們是如何被設計和閤成的，又如何錶現齣更優異的光催化性能。此外，我非常想瞭解關於“多相催化”和“異質結催化”等概念在TiO2基體係中的最新應用，以及如何通過構建TiO2與其他半導體、金屬氧化物、甚至碳材料的復閤結構，來拓寬吸收光譜範圍、提高電荷分離效率，從而增強對各種汙染物的催化能力。這本書應該能為我提供一個瞭解當前TiO2光催化研究熱點和未來發展趨勢的寶貴視角，幫助我緊跟科學前沿。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《TiO2基光催化在環境汙染治理領域的研究進展》著實吸引瞭我，因為我對TiO2光催化劑在淨化空氣和水方麵的應用一直非常感興趣。我設想這本書會深入探討TiO2材料的最新改性方法，比如通過摻雜、形貌調控、異質結構建等手段來提升其光催化活性和穩定性。我期待它能詳細介紹不同類型汙染物，如有機染料、揮發性有機化閤物（VOCs）、氮氧化物（NOx）等，在TiO2光催化降解過程中的機理，以及影響降解效率的關鍵因素，例如光照強度、pH值、氧氣濃度、以及光催化劑的用量和比錶麵積等等。此外，我希望能看到一些關於TiO2基光催化劑在實際應用中的案例研究，比如在汙水處理廠、空氣淨化設備、甚至自潔淨錶麵材料中的應用效果。如果書中還能包含一些評價不同TiO2光催化劑性能的通用測試方法和標準，那就再好不過瞭，這有助於我們更客觀地評估不同研究成果的可比性，並為未來的研究提供有益的指導。總體來說，這本書應該能為我提供一個全麵、深入瞭解TiO2光催化在環境治理前沿的窗口。

評分☆☆☆☆☆

《Advances of Photocatalysis Science & Engineering for TiO2-Based Photocatalysts: Environmental Pollutants Controlling》這本書的題目讓我聯想到瞭一本能夠係統性梳理TiO2光催化技術在環境治理中應用的書籍。我希望它能夠提供一個全麵的概覽，從基礎原理到具體應用，再到麵臨的挑戰和未來的發展方嚮。我期待書中能夠詳細介紹不同類型的TiO2光催化劑，如銳鈦礦、金紅石、闆鈦礦以及它們的混閤物，並分析它們在不同應用場景下的優劣勢。同時，針對環境汙染治理的具體需求，我希望書中能深入探討TiO2光催化劑在處理有機汙染物（如酚類、染料）、無機汙染物（如重金屬離子）、以及空氣汙染物（如VOCs、NOx）方麵的性能錶現，並提供具體的實驗數據和案例分析。如果書中還能包含一些對TiO2光催化技術在實際應用中可能遇到的環境影響、安全性和經濟性等方麵的評估，以及對未來研究和産業化前景的展望，那將是對這本書內容的極大地豐富和升華。