6
Phase Control of TiO 2 Photocatalyst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.2 Phases of TiO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2.1
Structure Properties of Rutile, Anatase, and Brookite . . . 135
6.2.2
Stability and Phase Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . 136
6.2.3
Photocatalytic Activity of Rutile, Anatase,
and Brookite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.3 Synthesis of Mixed-Phase TiO 2 Photocatalysts . . . . . . . . . . . . . . 138
6.3.1
Hydrothermal Method and Solvothermal Method . . . . . . 139
6.3.2
Microemulsion-Mediated Solvothermal Method . . . . . . . 143
6.3.3
Sol–Gel Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.3.4
Solvent Mixing and Calcination Method . . . . . . . . . . . . 147
6.3.5
High-Temperature Calcination Method . . . . . . . . . . . . . 148
6.4 Applications of Mixed-Phase TiO 2 in Photocatalysis . . . . . . . . . . 150
6.4.1
Photocatalytic Hydrogen Production . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.4.2
Photocatalytic Reduction of CO 2 with Water on
Mixed-Phase TiO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.4.3
Photocatalytic Degradation of Organic Pollutants on
Mixed-Phase TiO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.5 Mechanism of the Enhanced Photocatalytic Activities by the
Mixed-Phase TiO 2 Photocatalysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
6.6 Conclusion and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7
The Preparation and Applications of g-C 3 N 4 /TiO 2 Heterojunction
Catalysts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
7.2 The Preparation Methods of g-C 3 N 4 /TiO 2 Heterojunction
Catalyst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
7.2.1
Physically Mixing g-C 3 N 4 and TiO 2 . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.2.2
Growing TiO 2 on g-C 3 N 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
7.2.3
Loading g-C 3 N 4 on TiO 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.3 The Applications of g-C 3 N 4 /TiO 2 Heterojunction Catalyst . . . . . . 182
7.3.1
Degradation of Organic Pollutants . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.3.2
Hydrogen Generation from Water . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
7.3.3
Other Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
7.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
8
Modifications of Photocatalysts by Doping Methods . . . . . . . . . . . . 197
8.1 Preparation of Visible Light-Responsive TiO 2 Photocatalysts
by Chemical Doping Modification Methods . . . . . . . . . . . . . . . . 197
8.1.1
Metal Doping Modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.1.2
Nonmetal Doping Modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.1.3
Co-doping Modification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Contents
ix