電催化納米材料 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122305794

商品编码：29372355585

本書依據作者研究團隊以及國內外電催化納米材料的新研究進展，介紹瞭鉑基和非鉑基氧還原催化劑納米材料、碳基非貴金屬氧還原催化劑納米材料、質子交換膜氫氧燃料電池陽極催化劑納米材料、直接醇類燃料電池陽極電催化納米材料、鋰-空氣電池碳基催化劑納米材料、鋰-空氣電池正極催化劑納米材料、環境汙染物電催化處理納米材料、光電解水電催化納米材料、生物燃料電池電催化納米材料、微生物製備納米材料的電子傳遞機製及其應用、有機分子電催化納米材料、CO2還原電催化納米材料、水電催化納米材料。 
本書可供從事電化學、電催化、催化化學、錶麵科學、材料科學等領域的研究人員及高等院校相關學生參考使用。

1章鉑基和非鉑基氧還原催化劑納米材料001 
魏子棟（重慶大學化學化工學院） 
1.1 概述 002 
1.2 氧還原催化機理 003 
1.3 鉑基催化劑 008 
1.3.1 晶麵調控 010 
1.3.2 構建雙金屬或多金屬體係 012 
1.3.3 錶麵修飾 021 
1.3.4 載體增強 025 
1.4 非鉑基催化劑 031 
1.4.1 Pd基催化劑 031 
1.4.2 非貴金屬催化劑 034 
1.4.3 非金屬催化劑 038 
1.5 總結與展望 046 
參考文獻 046 

2章碳基非貴金屬氧還原催化劑納米材料065 
楊曉鼕，周誌有，陳馳，王宇成，孫世剛 
（廈門大學能源材料化學協同創新中心，廈門大學固體錶麵物理化學*傢重點實驗室，廈門大學化學化工學院） 
2.1 概述 066 
2.2 碳基非貴金屬氧還原催化劑的發展曆程 067 
2.3 碳基非貴金屬催化劑的製備技術 068 
2.3.1 高溫熱解法 068 
2.3.2 高溫熱解催化劑的結構設計 072 
2.3.3 非熱解法 078 
2.4 碳基非貴金屬催化劑的活性位結構研究 080 
2.4.1 碳缺陷活性位 080 
2.4.2 氮摻雜碳活性位 081 
2.4.3 Fe/N/C活性位 083 
2.5 碳基非貴金屬催化劑在燃料電池中的應用 089 
2.5.1 在質子交換膜燃料電池中的應用 090 
2.5.2 在陰離子交換膜燃料電池中的應用 092 
2.5.3 在甲醇燃料電池中的應用 093 
2.5.4 碳基非貴金屬催化劑的傳質 094 
2.6 總結與展望 095 
參考文獻 096 

3章質子交換膜氫氧燃料電池陽極催化劑納米材料103 
周小春，楊輝（中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，中國科學院上海高等研究院） 
3.1 概述 104 
3.2 基本原理和錶徵方法 105 
3.2.1 氫的電氧化原理 105 
3.2.2 陽極納米催化劑的錶徵方法 106 
3.3 陽極納米催化劑的主要研究進展 110 
3.3.1 自增濕催化劑 110 
3.3.2 低載量方法 115 
3.3.3 非鉑催化劑 120 
3.4 總結與展望 124 
參考文獻 124 

4章直接醇類燃料電池陽極電催化納米材料131 
廖世軍（華南理工大學化學與化工學院） 
4.1 概述 132 
4.2 直接醇類燃料電池陽極反應及其一般機理 133 
4.3 直接甲醇燃料電池陽極催化劑納米材料 135 
4.3.1 PtRu二元閤金納米粒子催化劑 135 
4.3.2 PtRu/氧化物催化劑 138 
4.3.3 PtRuX三元催化劑 139 
4.4 直接乙醇燃料電池陽極催化劑納米材料 141 
4.4.1 單組分貴金屬催化劑 141 
4.4.2 雙組分貴金屬催化劑 142 

《微觀世界的奧秘：物質的形貌與功能》 內容簡介 本書將帶領讀者深入探索物質的微觀世界，揭示原子、分子尺度下物質的奇妙形態以及這些形態如何決定其功能。我們並非聚焦於某一特定應用領域，而是從基礎的物理化學原理齣發，構建對納米尺度物質的普遍性認知。本書旨在為對物質科學、材料科學、化學及物理學有濃厚興趣的讀者提供一個全麵而深刻的視角，讓他們理解為何“小”能帶來如此巨大的變化。 第一部分：形貌的塑造——納米世界的幾何學 微觀世界的物質形態與其宏觀錶現息息相關。本部分將詳述各種納米結構的生成機製與形貌控製方法。 尺寸效應與錶麵效應的起源： 深入剖析當物質尺寸縮小至納米級彆時，錶麵積與體積之比的急劇增大所帶來的根本性變化。我們將探討錶麵原子數的增加如何顯著影響物質的化學活性、催化性能以及電子和光學特性。例如，對比塊體材料和納米顆粒的錶麵能差異，以及這些差異如何影響其在化學反應中的錶現。 晶體生長理論與納米結構的形成： 從熱力學和動力學角度闡述晶體成核與生長過程。重點介紹影響納米晶體尺寸、形狀和取嚮的因素，如過飽和度、冷卻速率、溶劑效應以及晶體生長習性。我們將詳細介紹不同形貌的納米結構，如球形納米顆粒、納米綫、納米棒、納米片、納米籠、多孔納米結構等，並解析其形成過程。例如，通過溶膠-凝膠法、水熱/溶劑熱法、氣相沉積法（CVD、PVD）、模闆法、自組裝等經典和新興的製備技術，如何精確調控納米材料的形貌。 錶麵結構與化學： 探討納米材料錶麵原子排列的特殊性，如錶麵缺陷（空位、間隙原子、位錯）、晶界、以及不同晶麵的暴露。分析這些錶麵結構特徵如何影響吸附、解離、催化等錶麵化學過程。我們將介紹錶麵分析技術，如掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM），如何直觀地觀察納米結構的錶麵形貌，以及X射綫光電子能譜（XPS）、俄歇電子能譜（AES）等如何分析錶麵化學組成和價態。 自組裝的魅力： 深入研究分子或納米單元在特定條件下自發組織形成有序結構的能力。闡述不同類型的自組裝，包括一維、二維和三維自組裝。介紹利用錶麵張力、範德華力、靜電相互作用、氫鍵、π-π堆積等驅動力，實現功能性納米結構的構築。例如，如何利用膠體化學原理進行球形納米顆粒的有序排列，或者利用嵌段共聚物自組裝形成納米多孔結構。 第二部分：功能的力量——微觀形態的功能演繹 納米結構的形貌並非孤立存在，而是直接賦予瞭材料獨特的功能。本部分將從基礎科學角度，剖析納米材料的功能性來源。 電子結構與光學性質的關聯： 詳細闡述尺寸依賴性的電子帶隙變化（量子尺寸效應），以及它如何導緻納米材料錶現齣與塊體材料截然不同的光學吸收和發射特性。例如，量子點（Quantum Dots）的顔色隨尺寸變化的原理，及其在顯示技術、生物成像中的應用潛力。我們將介紹等離激元共振現象，以及金屬納米結構（如金、銀納米顆粒）如何與光發生強烈的相互作用，産生局域錶麵等離激元共振（LSPR），從而在增強拉曼散射、太陽能捕獲等領域發揮作用。 催化活性的根源： 深入解析納米材料因其高比錶麵積和特殊的錶麵活性位點而錶現齣的優異催化性能。我們將區分均勻催化和非均一催化，並重點關注納米材料在非均一催化中的優勢。例如，納米顆粒催化劑中，邊緣和角上的原子具有更高的配位數不飽和度，使其成為更活躍的催化位點。我們將探討催化劑的載體效應，以及如何通過納米結構設計優化催化劑的活性、選擇性和穩定性。 吸附與分離的原理： 解釋納米材料因其發達的孔道結構、巨大的比錶麵積以及錶麵化學性質，在氣體吸附、液體分離、汙染物去除等方麵的獨特優勢。例如，多孔納米材料（如沸石、金屬有機框架MOFs）的微孔結構可以精確地吸附特定大小或化學性質的分子。我們將討論納米膜在氣體分離、水淨化中的應用，以及吸附過程的動力學和熱力學原理。 力學性能的增強： 探討納米結構（如碳納米管、石墨烯）在宏觀材料中如何通過提高強度、韌性和剛度來提升整體力學性能。分析納米填料與基體之間的界麵效應，以及應力傳遞機製。我們將介紹納米復閤材料的設計理念，以及如何利用納米材料的特殊力學行為來剋服傳統材料的局限性。 磁學與電學特性的調控： 討論納米材料尺寸、形狀以及錶麵缺陷對其磁矩、磁疇結構、居裏溫度、導電性、介電常數等電學和磁學性質的影響。例如，超順磁性納米顆粒在磁共振成像（MRI）、磁性分離中的應用。我們將探討納米綫、納米帶等一維納米結構在電子器件中的應用潛力。 第三部分：科學的工具——探測與理解納米世界 理解納米材料的形貌與功能，離不開先進的科學儀器和實驗方法。本部分將介紹一些關鍵的錶徵技術。 結構解析技術： 詳細介紹X射綫衍射（XRD）如何分析晶體結構、晶格參數和晶粒尺寸。講解透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）在高分辨率下觀察納米結構的形貌、尺寸和分布。介紹X射綫小角散射（SAXS）和中子小角散射（SANS）在研究納米結構尺寸和形狀方麵的應用。 錶麵與界麵分析： 再次強調STM和AFM在原子尺度觀察錶麵形貌和拓撲結構。深入介紹XPS和AES如何確定錶麵元素組成、化學態和電子態。介紹傅裏葉變換紅外光譜（FTIR）和拉曼光譜在分析錶麵官能團和分子振動模式方麵的作用。 光譜學方法： 闡述紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）和熒光光譜如何探測納米材料的光學吸收和發射特性。介紹X射綫吸收光譜（XAS）和X射綫光電子能譜（XPS）在研究電子結構和化學狀態方麵的互補性。 熱力學與動力學錶徵： 討論差示掃描量熱法（DSC）和熱重分析（TGA）在研究材料的熱穩定性、相變和分解行為方麵的應用。介紹比錶麵積和孔隙度分析儀（如BET法）在量化吸附性能方麵的作用。 第四部分：未來的展望 本部分將對納米材料科學的未來發展趨勢進行展望。 多功能集成與智能化： 探討如何通過巧妙設計，將多種納米結構單元或不同材料復閤，實現性能的協同增強和功能的集成化。例如，將催化活性位點與分離膜結閤，實現原位催化反應與産物分離。 可持續與綠色閤成： 強調開發環境友好、低能耗的納米材料製備方法的重要性，以及如何利用生物質、廢棄物等可再生資源來構築納米材料。 理論計算與實驗的融閤： 介紹第一性原理計算、分子動力學模擬等理論計算方法在預測納米材料結構、性能和反應機理方麵的作用，以及如何與實驗結果相互驗證，加速材料的設計與開發。 跨學科的應用探索： 展望納米材料在能源（如儲能、催化、光伏）、環境（如水處理、空氣淨化）、生物醫學（如藥物遞送、診斷成像、組織工程）、信息技術等眾多領域的廣闊應用前景。 本書並非提供某個特定領域的“速成秘籍”，而是緻力於構建讀者對納米尺度物質世界基礎原理的深刻理解。通過深入淺齣的講解，我們希望激發讀者獨立思考的能力，鼓勵他們在各自的研究和實踐中，能夠基於對納米材料形貌與功能之間內在聯係的認知，進行更具創造性和針對性的設計與應用。本書的齣版，旨在為渴望探索微觀世界奧秘的求知者，提供一本紮實而富有啓發的讀物。

评分☆☆☆☆☆

我是一位對未來科技充滿憧憬的科技愛好者，當我在書店看到《電催化納米材料》時，內心就湧現齣一種莫名的激動。我一直認為，納米技術是21世紀最偉大的革命之一，而電催化，似乎是將這種革命潛力釋放齣來的關鍵。我渴望這本書能為我揭開這層神秘的麵紗，讓我深入瞭解電催化反應的奧秘，以及納米材料在這個過程中扮演的至關重要的角色。我期待書中能詳細闡述不同種類的納米材料，比如金屬納米顆粒、碳納米管、石墨烯以及各種復閤納米結構，它們是如何通過其獨特的尺寸效應、量子效應和錶麵效應，來提高催化活性、穩定性和選擇性的。我更期待書中能夠觸及一些前沿的科學問題，例如如何設計具有特定催化位點的納米催化劑，如何理解納米材料與電極界麵的相互作用，以及如何實現納米催化劑的可控製備和規模化生産。我想象著書中會穿插著大量的實驗數據、圖錶和示意圖，用最直觀的方式展示納米材料的神奇之處，讓我能夠輕鬆地理解那些復雜的科學概念。這本書，對我來說，不僅僅是一本讀物，更是一扇通往未來科技前沿的窗戶。

评分☆☆☆☆☆

作為一名對環境科學和可持續發展充滿熱情的普通讀者，我對《電催化納米材料》這個書名實在太好奇瞭。我總覺得，我們現有的能源體係麵臨著巨大的挑戰，而像電催化這樣的技術，似乎是通往更清潔、更高效能源未來的重要橋梁。我希望這本書能夠像一位博學的嚮導，帶我穿越到納米材料的神奇世界，去探索它們是如何在電催化領域大放異彩的。我腦海中浮現的，是書中會細緻描繪各種納米結構，比如那些有著驚人錶麵積的金屬有機框架，或是擁有獨特電子性質的量子點，甚至是那些如同精巧裝置般的納米綫和納米管。我會期待它能解釋，為什麼這些微觀世界的“建築”能夠極大地影響化學反應的速度和效率，又如何在電能的驅動下，幫助我們實現資源的循環利用，比如將廢棄物轉化為有用的化學品，或是將水分解成氫氣和氧氣，為我們提供清潔的能源。我希望這本書能夠點亮我對這些“幕後英雄”的認知，讓我理解它們背後蘊含的科學原理，也為我提供一份關於如何利用科技解決環境問題的希望。

评分☆☆☆☆☆

這本書的書名吸引瞭我，《電催化納米材料》，光聽名字就感覺很高大上，讓我充滿瞭好奇。我一直對新能源領域，特彆是催化這個方嚮很感興趣，總覺得它隱藏著解決未來能源危機的關鍵。雖然我不是專業的科研人員，但對於納米材料在其中的應用，我有著強烈的求知欲。我設想這本書應該會深入淺齣地介紹電催化反應的基本原理，然後聚焦於各種新型納米材料的設計、製備以及它們在電催化過程中的獨特優勢。比如，書中可能會詳細闡述金屬納米粒子、氧化物納米結構、碳基納米材料等等，如何通過調控其形貌、尺寸、錶麵積以及電子結構，來提升催化活性、選擇性和穩定性。同時，我也期待書中能包含一些實際的應用案例，比如在燃料電池、電解水製氫、二氧化碳還原等領域的最新研究進展，讓我能夠更直觀地瞭解這些前沿技術。畢竟，理論知識的學習固然重要，但將其與實際應用聯係起來，更能激發我的學習熱情和對科學的敬畏之心。我希望能在這本書中找到啓發，也許能為我未來的學術或者職業道路提供一些新的方嚮。

评分☆☆☆☆☆

作為一名對新能源技術非常關注的普通讀者，我懷著極大的興趣翻開瞭《電催化納米材料》這本書。我始終堅信，人類的未來發展離不開清潔能源的支撐，而電催化技術，特彆是結閤納米材料的創新，正為我們開啓瞭無限可能。我希望這本書能如同一位經驗豐富的嚮導，帶領我走進電催化納米材料的奇妙世界。我猜想，書中會從基礎的概念講起，深入淺齣地解釋電催化反應的機理，然後聚焦於各種納米材料的設計、製備以及它們的性能優勢。我期待能夠瞭解到，例如金屬納米粒子、碳基材料、金屬氧化物等，是如何通過調控尺寸、形貌、比錶麵積以及電子結構，來顯著提高催化活性、選擇性和穩定性。更重要的是，我希望書中能呈現一些實際的應用案例，比如在電解水製氫、二氧化碳轉化、燃料電池等領域，納米材料如何發揮關鍵作用，解決能源和環境問題。我憧憬著，通過閱讀這本書，能夠更深刻地理解納米技術在新能源領域的巨大潛力，並且對未來的科技發展有更清晰的認識。

评分☆☆☆☆☆

我對材料科學和新能源領域一直抱有濃厚的興趣，所以《電催化納米材料》這個書名立刻就吸引瞭我。我一直覺得，納米材料擁有著巨大的潛力，而將其應用於電催化領域，無疑是推動新能源技術發展的重要方嚮。我希望能在這本書中找到對各種電催化納米材料的深入介紹，例如它們是如何被設計和閤成的，以及它們的微觀結構和錶麵性質如何影響其催化性能。我期待書中能夠詳細闡述不同類型的納米材料，如金屬納米粒子、碳納米管、石墨烯、金屬氧化物等，在電催化反應中扮演的角色，以及它們如何通過優化來提升活性、選擇性和穩定性。同時，我也很想瞭解這些納米材料在實際應用中的案例，比如在燃料電池、電解水製氫、二氧化碳還原等領域的最新研究進展和發展前景。這本書對我來說，將是一個學習和探索電催化納米材料奧秘的絕佳機會，我希望能從中獲得寶貴的知識和啓發。