本书介绍了人工光合作用催化剂的基本概念和发展历程，结合作者研究团队及国内外人工光合作用催化剂的研究成果，重点介绍了光电催化分解水制氢、二氧化碳还原制化学品和氮还原制氨的最新进展，包括催化剂的设计合成、结构表征、催化性能和催化机理，并且提供了相关实例、数据、图表和文献资料。 本书可作为新能源等相关专业的教材，也可供新能源材料与低碳技术、碳中和等相关领域的高年级本科生、研究生及科研工作者阅读参考。

序
前言
第1章 概述
1.1 人工光合作用催化剂的概念
1.2 人工光合作用催化剂的发展历史
1.2.1 分解水制氢催化剂
1.2.2 二氧化碳还原催化剂
1.2.3 氮还原制氨催化剂
参考文献
第2章 人工光合作用催化剂的合成
2.1 气相合成法
2.1.1 物理气相沉积法
2.1.2 化学气相沉积法
2.2 液相合成法
2.2.1 水热（溶剂热）合成法
2.2.2 沉淀法
2.2.3 挥发法
2.2.4 界面扩散法
2.2.5 溶胶-凝胶法
2.2.6 微波合成法
2.2.7 电化学沉积法
2.2.8 静电纺丝法
2.3 固相合成法
2.3.1 球磨法
2.3.2 高温合成法
2.3.3 晶种诱导合成法
参考文献
第3章 人工光合作用催化剂的表征
3.1 显微学表征技术
3.1.1 扫描电子显微镜
3.1.2 透射电子显微镜
3.1.3 扫描隧道显微镜
3.1.4 原子力显微镜
3.1.5 小结
3.2 X射线表征技术
3.2.1 X射线源
3.2.2 X射线衍射
3.2.3 X射线光电子能谱
3.2.4 X射线吸收光谱
3.2.5 小结
3.3 谱学表征技术
3.3.1 紫外-可见吸收光谱
3.3.2 红外吸收光谱
3.3.3 拉曼光谱
3.3.4 核磁共振谱
3.3.5 质谱
3.3.6 小结
参考文献
第4章 人工光合作用催化剂的性能评价
4.1 光催化剂
4.1.1 生产总量和生产速率
4.1.2 量子产率
4.1.3 选择性
4.1.4 稳定性
4.2 电催化剂
4.2.1 电流密度
4.2.2 TOF
4.2.3 过电位
4.2.4 法拉第效率
4.2.5 电化学活性面积
4.2.6 Tafel斜率
4.2.7 电化学阻抗
4.2.8 稳定性
4.3 光电催化剂
4.4 反应装置
4.5 产物检测方法
4.5.1 气相色谱及气相色谱-质谱法
4.5.2 紫外-可见分光光度法
4.5.3 离子色谱法
4.5.4 核磁共振波谱法
4.5.5 氨气敏电极与铵离子选择性电极法
4.5.6 同位素标记
参考文献
第5章 人工光合作用催化剂分解水制氢
5.1 分解水制氢光催化剂
5.1.1 金属配合物
5.1.2 无机半导体
5.1.3 有机聚合物
5.1.4 金属-有机骨架
5.1.5 小结
5.2 分解水制氢电催化剂
5.2.1 金属配合物
5.2.2 贵金属
5.2.3 非贵金属
5.2.4 非金属
5.2.5 小结
5.3 分解水制氢光电催化剂
5.3.1 金属氧化物
5.3.2 金属含氧酸盐
5.3.3 金属硫化物
5.3.4 多孔聚合物
5.3.5 复合材料
5.3.6 小结
5.4 总结与展望
参考文献
第6章 人工光合作用催化剂光电催化二氧化碳还原
6.1 二氧化碳还原光催化剂
6.1.1 金属配合物
6.1.2 无机半导体
6.1.3 金属-有机骨架
6.1.4 有机聚合物
6.2 二氧化碳还原电催化剂
6.2.1 金属配合物
6.2.2 单原子催化剂
6.2.3 双原子催化剂
6.2.4 金属基催化剂
6.2.5 非金属催化剂
6.3 二氧化碳还原光电催化剂
6.3.1 半导体催化剂
6.3.2 半导体掺杂催化剂
6.3.3 负载型催化剂
6.4 二氧化碳还原光热催化剂
6.4.1 外部加热
6.4.2 光热效应
参考文献
第7章 人工光合作用催化剂光电催化氮还原制氨
7.1 N2还原制氨催化剂
7.1.1 光催化剂
7.1.2 电催化剂
7.1.3 小结
7.2 硝酸根还原制氨催化剂
7.2.1 光催化剂
7.2.2 电催化剂
7.2.3 小结
7.3 制氨催化剂设计策略
7.3.1 缺陷工程
7.3.2 掺杂
7.3.3 晶面调控
7.3.4 结构工程
7.3.5 小结
参考文献
第8章 人工光合作用催化剂的催化机理
8.1 光催化反应
8.1.1 光诱导电荷的产生与迁移过程
8.1.2 光催化分解水反应路径
8.1.3 光催化二氧化碳还原反应路径
8.1.4 小结
8.2 电催化反应
8.2.1 水分解产氢反应基本原理
8.2.2 二氧化碳还原反应路径
8.2.3 小结
8.3 光电催化反应
8.3.1 界面双电层的形成
8.3.2 电极-溶液界面电荷转移
8.3.3 光电催化电解池的结构与工作原理
8.4 光热催化反应
8.4.1 光的作用机制
8.4.2 热的作用机制
参考文献