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| 編輯推薦: |
全面覆盖钙钛矿材料体系:涵盖铅基(如CsPbBr3)、无铅(如Cs2AgBiBr6、Cs3Bi2Br9)等多种钙钛矿材料,系统比较其光催化性能与稳定性,为不同应用场景提供材料选择依据。 2. 聚焦复合材料设计与机理研究:详细解析CsPbBr3/Au/g-C3N4、Cs3Bi2Br9/TiO2等异质结复合材料的制备、表征及协同作用机制,揭示Z型/S型电荷转移路径对光催化效率的提升作用。 3. 多样化的光催化反应体系:涉及烯烃氧化、醇类转化、C-H键活化、硫醚/硫醇偶联等多种有机反应,结合溶剂、光源、气体氛围等条件优化,展现钙钛矿在有机合成中的广泛应用潜力。 4. 实验与机理深度结合:每类反应均包含底物兼容性、循环实验及机理推测(如自由基捕获、能带分析),为学术研究与工业转化提供扎实的理论和实验基础。
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| 內容簡介: |
本书是一部介绍金属卤化物钙钛矿材料及其光催化氧化反应相关理论及应用实践的专著。全书聚焦钙钛矿材料的结构优势与催化潜力,涵盖铅卤钙钛矿(CsPbBr3)、无铅钙钛矿(Cs2AgBiBr6、Cs3Bi2Br9)等多种材料体系,详细介绍其结构设计、制备表征及复合材料构建策略,深入解析异质结协同作用机制与多样化的光催化氧化反应体系。内容共分4章,分别概述钙钛矿材料特性与研究进展,探讨CsPbBr3及其复合材料在烯烃氧化、醇类转化等反应中的应用,研究无铅钙钛矿在硫/硒氰化、氧化偶联等反应中的性能,同时注重实验条件优化、底物兼容性验证与反应机理推测,为该领域研究提供扎实的理论与实验支撑。 本书适合光催化、材料化学、有机合成等领域的科研人员、高校研究生参考使用,也可为从事绿色化学、环境治理及能源转化相关工作的工业界人士提供实践指导,助力推动钙钛矿材料的学术研究与工业转化。
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| 關於作者: |
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朱海波,博士,东华理工大学化学与材料学院副教授,硕士生导师。2017年6月获复旦大学理学博士学位(导师:涂涛教授),2017年7月至2019年7月在复旦大学化学系进行博士后研究工作。主要从事无机半导体材料制备、可见光催化有机合成方面的研究,主持国家自然科学基金2项、江西省自然科学基金2项、江西省重点实验室开放基金2项;以第 一作者或通讯作者发表SCI收录论文40余篇,编写英文学术专著1章节,授权发明专利1项。获批校级研究生教学成果奖1项,主持省级、校级教学改革项目各1项,发表教改论文3篇,主编教材1部。
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| 目錄:
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第1章 绪论 001 1.1 金属卤化物钙钛矿材料 002 1.1.1 金属卤化物钙钛矿的晶体结构 003 1.1.2 金属卤化物钙钛矿的稳定性 003 1.1.3 钙钛矿光催化基本原理 005 1.2 金属卤化物钙钛矿光催化有机反应 005 1.2.1 有机-无机杂化钙钛矿光催化有机反应 005 1.2.2 全无机铅基钙钛矿光催化有机反应 008 1.2.3 无铅钙钛矿光催化有机合成 020 1.3 结论和展望 025 参考文献 026
第2章 钙钛矿CsPbBr3及其复合材料光催化氧化反应 033 2.1 引言 034 2.2 CsPbBr3及其纳米复合材料的制备及表征 036 2.2.1 CsPbBr3的制备及结构表征 036 2.2.2 CsPbBr3/OCN纳米复合材料的制备及结构表征 039 2.2.3 全固态Z型CsPbBr3/Au/g-C3N4异质结复合材料的制备及结构表征 049 2.2.4 S型CsPbBr3/P25异质结复合材料的制备及结构表征 058 2.2.5 CsPbBr3/Ti3C2Tx MXene异质结复合材料的制备及结构表征 064 2.3 CsPbBr3光催化芳基烯烃的氧化反应 069 2.3.1 催化剂用量的影响 069 2.3.2 光源的影响 070 2.3.3 溶剂的影响 070 2.3.4 气体氛围的影响 071 2.3.5 底物兼容性 071 2.3.6 放大实验及CsPbBr3的重复使用性 073 2.3.7 反应机理推测 074 2.3.8 小结 077 2.4 CsPbBr3光催化醇的氧化反应 077 2.4.1 溶剂的影响 078 2.4.2 催化剂的影响 078 2.4.3 光源的影响 079 2.4.4 气体氛围的影响 079 2.4.5 底物兼容性 080 2.4.6 放大实验及CsPbBr3的重复使用性 082 2.4.7 反应机理推测 083 2.4.8 小结 086 2.5 CsPbBr3光催化烯烃与硫醇的自由基加成-氧化反应 086 2.5.1 添加剂的影响 086 2.5.2 溶剂的影响 087 2.5.3 其他因素的影响 088 2.5.4 底物兼容性 089 2.5.5 放大实验及CsPbBr3的重复使用性 092 2.5.6 反应机理推测 093 2.5.7 小结 095 2.6 CsPbBr3/OCN光催化烯烃与硫醇的自由基加成反应 095 2.6.1 催化剂的影响 096 2.6.2 溶剂的影响 096 2.6.3 气体氛围和催化剂用量的影响 097 2.6.4 底物兼容性 098 2.6.5 CsPbBr3/OCN的重复使用性 099 2.6.6 反应机理推测 100 2.6.7 小结 101 2.7 CsPbBr3/Au/g-C3N4光催化C—H氧化反应 102 2.7.1 溶剂的影响 102 2.7.2 催化剂的影响 103 2.7.3 其他因素的影响 103 2.7.4 甲苯氧化的时间依赖性实验 104 2.7.5 芳烃底物兼容性 105 2.7.6 CsPbBr3/30Au/CN的重复使用性 106 2.7.7 反应机理推测 107 2.7.8 小结 109 2.8 CsPbBr3/P25光催化芳香醇的氧化反应 110 2.8.1 催化剂的影响 110 2.8.2 溶剂的影响 111 2.8.3 底物兼容性 112 2.8.4 反应机理推测 113 2.8.5 小结 116 2.9 CsPbBr3/Ti3C2Tx异质结光催化高效合成二硫化物 116 2.9.1 催化剂的影响 117 2.9.2 其他因素的影响 117 2.9.3 底物兼容性 118 2.9.4 放大实验及CsPbBr3/Ti3C2Tx的重复使用性 119 2.9.5 反应机理推测 120 2.9.6 小结 123 参考文献 123
第3章 无铅钙钛矿Cs2AgBiBr6及其复合材料光催化氧化反应 126 3.1 引言 127 3.2 无铅钙钛矿Cs2AgBiBr6及其复合材料的制备及表征 129 3.2.1 Cs2AgBiBr6微米晶的制备及结构表征 129 3.2.2 Cs2AgBiBr6纳米晶的制备及结构表征 131 3.2.3 Cs2AgBiBr6/Au/UiO-66纳米复合材料的制备及结构表征 134 3.3 Cs2AgBiBr6微米晶光催化吲哚C-3位硫/硒氰化反应 141 3.3.1 溶剂及底物配比的影响 141 3.3.2 光源和气体的影响 142 3.3.3 催化剂的影响 143 3.3.4 底物兼容性 144 3.3.5 放大实验及Cs2AgBiBr6微米晶的重复使用性 146 3.3.6 反应机理推测 146 3.3.7 小结 149 3.4 Cs2AgBiBr6纳米晶光催化4-羟基香豆素与醇或胺反应 149 3.4.1 催化剂的影响 149 3.4.2 光源及气体的影响 150 3.4.3 底物兼容性 151 3.4.4 放大实验及Cs2AgBiBr6纳米晶的重复使用性 153 3.4.5 反应机理推测 154 3.4.6 小结 156 3.5 Cs2AgBiBr6/Au/UiO-66光催化硫醇的氧化偶联反应 157 3.5.1 溶剂的影响 157 3.5.2 碱的影响 158 3.5.3 催化剂的影响 159 3.5.4 底物兼容性 160 3.5.5 放大实验及Cs2AgBiBr6/Au/UiO-66的重复使用性 161 3.5.6 反应机理推测 162 3.5.7 小结 164 参考文献 164
第4章 无铅钙钛矿Cs3Bi2Br9及其复合材料光催化氧化反应 166 4.1 引言 167 4.2 无铅钙钛矿Cs3Bi2Br9及其复合材料的制备及表征 169 4.2.1 Cs3Bi2Br9的制备 169 4.2.2 Cs3Bi2Br9/TiO2纳米复合材料的制备及结构表征 172 4.2.3 Ru掺杂Cs3Bi2Br9复合材料的制备及结构表征 176 4.3 Cs3Bi2Br9光催化醛或醇的氧化偶联反应 182 4.3.1 溶剂的影响 182 4.3.2 光源的影响 183 4.3.3 其他条件的影响 183 4.3.4 底物兼容性 184 4.3.5 放大实验及Cs3Bi2Br9的重复使用性 186 4.3.6 反应机理推测 186 4.3.7 小结 189 4.4 Cs3Bi2Br9/TiO2光催化硫醚的氧化反应 189 4.4.1 催化剂的影响 189 4.4.2 溶剂的影响 190 4.4.3 光源及气体的影响 191 4.4.4 底物兼容性 192 4.4.5 Cs3Bi2Br9/TiO2的重复使用性 193 4.4.6 反应机理推测 194 4.4.7 小结 196 4.5 Ru掺杂Cs3Bi2Br9复合材料光催化硫醚的氧化反应 197 4.5.1 催化剂的影响 197 4.5.2 溶剂的影响 198 4.5.3 水的影响 199 4.5.4 光源的影响 199 4.5.5 底物兼容性 200 4.5.6 Ru-Cs3Bi2Br9的重复使用性 202 4.5.7 反应机理推测 203 4.5.8 小结 206 参考文献 206
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| 內容試閱:
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光催化氧化反应作为一种高效、绿色的化学转化途径,在环境污染治理、能源转化及有机合成等领域展现出广阔的应用前景。然而,传统光催化材料(如TiO2、ZnO等)受限于其宽带隙和低载流子迁移率,难以充分利用太阳光,尤其在可见光区的催化效率较低。近年来,金属卤化物钙钛矿材料因其优异的光电特性(如可调谐带隙、高光吸收系数、长载流子扩散长度等)成为光催化领域的研究热点。这类材料不仅具备高效的光捕获能力,还能通过组分和结构调控优化其催化活性,为开发新型高效光催化剂提供了新思路。 本书以金属卤化物钙钛矿光催化氧化反应为核心,系统介绍了该类材料的结构设计、制备方法及其在光催化氧化反应中的应用。全书共分为4章:第1章概述了金属卤化物钙钛矿的晶体结构、电子能带特性及光物理性质,并总结了其在光催化领域的研究进展。钙钛矿材料独特的结构可调性(如ABX3型、双钙钛矿型等)使其能够通过离子替换或掺杂调控能带结构,从而匹配不同氧化反应的需求。第2章聚焦铅基钙钛矿CsPbBr3及其复合材料的光催化氧化性能,通过表面修饰、异质结设计等方法提升CsPbBr3的稳定性,并详细分析了其在烯烃氧化、C—H氧化、芳香醇氧化等反应中的活性机制,为平衡材料性能与环境友好性提供参考。第3章研究了无铅钙钛矿Cs2AgBiBr6及其复合材料的合成策略,并研究了它们催化的C-3位硫/硒氰化反应、4-羟基香豆素与醇或胺反应以及硫醇氧化偶联反应。第4章探讨了无铅钙钛矿Cs3Bi2Br9及其复合材料的构建,通过异质结设计、金属掺杂等策略,所构建的复合材料可显著增强光生电荷分离效率并拓宽光响应范围,同时在醛或醇的氧化偶联、硫醚氧化等反应中表现出显著的催化活性。希望本书能推动这一领域的深入研究,助力绿色化学与可持续发展目标的实现。 本书在编写过程中得到了东华理工大学乐长高教授、谢宗波教授和樊强文副教授的帮助,张宏磊、钟挺、郑叶叶、钟杨菠、廖招红等研究生为本书提供了大量的实验数据。本书的出版得到了江西省一流学科(化学)和国家级一流专业建设点(应用化学)给予的经费支持,在此表示真挚的感谢。 限于作者水平,书中难免存在疏漏之处,恳请读者批评指正。
朱海波 2025年6月
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