电催化纳米材料 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

本书依据作者研究团队以及国内外电催化纳米材料的新研究进展，介绍了铂基和非铂基氧还原催化剂纳米材料、碳基非贵金属氧还原催化剂纳米材料、质子交换膜氢氧燃料电池阳极催化剂纳米材料、直接醇类燃料电池阳极电催化纳米材料、锂-空气电池碳基催化剂纳米材料、锂-空气电池正极催化剂纳米材料、环境污染物电催化处理纳米材料、光电解水电催化纳米材料、生物燃料电池电催化纳米材料、微生物制备纳米材料的电子传递机制及其应用、有机分子电催化纳米材料、CO2还原电催化纳米材料、水电催化纳米材料。 
本书可供从事电化学、电催化、催化化学、表面科学、材料科学等领域的研究人员及高等院校相关学生参考使用。

1章铂基和非铂基氧还原催化剂纳米材料001 
魏子栋（重庆大学化学化工学院） 
1.1 概述 002 
1.2 氧还原催化机理 003 
1.3 铂基催化剂 008 
1.3.1 晶面调控 010 
1.3.2 构建双金属或多金属体系 012 
1.3.3 表面修饰 021 
1.3.4 载体增强 025 
1.4 非铂基催化剂 031 
1.4.1 Pd基催化剂 031 
1.4.2 非贵金属催化剂 034 
1.4.3 非金属催化剂 038 
1.5 总结与展望 046 
参考文献 046 

2章碳基非贵金属氧还原催化剂纳米材料065 
杨晓冬，周志有，陈驰，王宇成，孙世刚 
（厦门大学能源材料化学协同创新中心，厦门大学固体表面物理化学*家重点实验室，厦门大学化学化工学院） 
2.1 概述 066 
2.2 碳基非贵金属氧还原催化剂的发展历程 067 
2.3 碳基非贵金属催化剂的制备技术 068 
2.3.1 高温热解法 068 
2.3.2 高温热解催化剂的结构设计 072 
2.3.3 非热解法 078 
2.4 碳基非贵金属催化剂的活性位结构研究 080 
2.4.1 碳缺陷活性位 080 
2.4.2 氮掺杂碳活性位 081 
2.4.3 Fe/N/C活性位 083 
2.5 碳基非贵金属催化剂在燃料电池中的应用 089 
2.5.1 在质子交换膜燃料电池中的应用 090 
2.5.2 在阴离子交换膜燃料电池中的应用 092 
2.5.3 在甲醇燃料电池中的应用 093 
2.5.4 碳基非贵金属催化剂的传质 094 
2.6 总结与展望 095 
参考文献 096 

3章质子交换膜氢氧燃料电池阳极催化剂纳米材料103 
周小春，杨辉（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，中国科学院上海高等研究院） 
3.1 概述 104 
3.2 基本原理和表征方法 105 
3.2.1 氢的电氧化原理 105 
3.2.2 阳极纳米催化剂的表征方法 106 
3.3 阳极纳米催化剂的主要研究进展 110 
3.3.1 自增湿催化剂 110 
3.3.2 低载量方法 115 
3.3.3 非铂催化剂 120 
3.4 总结与展望 124 
参考文献 124 

4章直接醇类燃料电池阳极电催化纳米材料131 
廖世军（华南理工大学化学与化工学院） 
4.1 概述 132 
4.2 直接醇类燃料电池阳极反应及其一般机理 133 
4.3 直接甲醇燃料电池阳极催化剂纳米材料 135 
4.3.1 PtRu二元合金纳米粒子催化剂 135 
4.3.2 PtRu/氧化物催化剂 138 
4.3.3 PtRuX三元催化剂 139 
4.4 直接乙醇燃料电池阳极催化剂纳米材料 141 
4.4.1 单组分贵金属催化剂 141 
4.4.2 双组分贵金属催化剂 142 

《微观世界的奥秘：物质的形貌与功能》 内容简介 本书将带领读者深入探索物质的微观世界，揭示原子、分子尺度下物质的奇妙形态以及这些形态如何决定其功能。我们并非聚焦于某一特定应用领域，而是从基础的物理化学原理出发，构建对纳米尺度物质的普遍性认知。本书旨在为对物质科学、材料科学、化学及物理学有浓厚兴趣的读者提供一个全面而深刻的视角，让他们理解为何“小”能带来如此巨大的变化。 第一部分：形貌的塑造——纳米世界的几何学 微观世界的物质形态与其宏观表现息息相关。本部分将详述各种纳米结构的生成机制与形貌控制方法。 尺寸效应与表面效应的起源： 深入剖析当物质尺寸缩小至纳米级别时，表面积与体积之比的急剧增大所带来的根本性变化。我们将探讨表面原子数的增加如何显著影响物质的化学活性、催化性能以及电子和光学特性。例如，对比块体材料和纳米颗粒的表面能差异，以及这些差异如何影响其在化学反应中的表现。 晶体生长理论与纳米结构的形成： 从热力学和动力学角度阐述晶体成核与生长过程。重点介绍影响纳米晶体尺寸、形状和取向的因素，如过饱和度、冷却速率、溶剂效应以及晶体生长习性。我们将详细介绍不同形貌的纳米结构，如球形纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米片、纳米笼、多孔纳米结构等，并解析其形成过程。例如，通过溶胶-凝胶法、水热/溶剂热法、气相沉积法（CVD、PVD）、模板法、自组装等经典和新兴的制备技术，如何精确调控纳米材料的形貌。 表面结构与化学： 探讨纳米材料表面原子排列的特殊性，如表面缺陷（空位、间隙原子、位错）、晶界、以及不同晶面的暴露。分析这些表面结构特征如何影响吸附、解离、催化等表面化学过程。我们将介绍表面分析技术，如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM），如何直观地观察纳米结构的表面形貌，以及X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）等如何分析表面化学组成和价态。 自组装的魅力： 深入研究分子或纳米单元在特定条件下自发组织形成有序结构的能力。阐述不同类型的自组装，包括一维、二维和三维自组装。介绍利用表面张力、范德华力、静电相互作用、氢键、π-π堆积等驱动力，实现功能性纳米结构的构筑。例如，如何利用胶体化学原理进行球形纳米颗粒的有序排列，或者利用嵌段共聚物自组装形成纳米多孔结构。 第二部分：功能的力量——微观形态的功能演绎 纳米结构的形貌并非孤立存在，而是直接赋予了材料独特的功能。本部分将从基础科学角度，剖析纳米材料的功能性来源。 电子结构与光学性质的关联： 详细阐述尺寸依赖性的电子带隙变化（量子尺寸效应），以及它如何导致纳米材料表现出与块体材料截然不同的光学吸收和发射特性。例如，量子点（Quantum Dots）的颜色随尺寸变化的原理，及其在显示技术、生物成像中的应用潜力。我们将介绍等离激元共振现象，以及金属纳米结构（如金、银纳米颗粒）如何与光发生强烈的相互作用，产生局域表面等离激元共振（LSPR），从而在增强拉曼散射、太阳能捕获等领域发挥作用。 催化活性的根源： 深入解析纳米材料因其高比表面积和特殊的表面活性位点而表现出的优异催化性能。我们将区分均匀催化和非均一催化，并重点关注纳米材料在非均一催化中的优势。例如，纳米颗粒催化剂中，边缘和角上的原子具有更高的配位数不饱和度，使其成为更活跃的催化位点。我们将探讨催化剂的载体效应，以及如何通过纳米结构设计优化催化剂的活性、选择性和稳定性。 吸附与分离的原理： 解释纳米材料因其发达的孔道结构、巨大的比表面积以及表面化学性质，在气体吸附、液体分离、污染物去除等方面的独特优势。例如，多孔纳米材料（如沸石、金属有机框架MOFs）的微孔结构可以精确地吸附特定大小或化学性质的分子。我们将讨论纳米膜在气体分离、水净化中的应用，以及吸附过程的动力学和热力学原理。 力学性能的增强： 探讨纳米结构（如碳纳米管、石墨烯）在宏观材料中如何通过提高强度、韧性和刚度来提升整体力学性能。分析纳米填料与基体之间的界面效应，以及应力传递机制。我们将介绍纳米复合材料的设计理念，以及如何利用纳米材料的特殊力学行为来克服传统材料的局限性。 磁学与电学特性的调控： 讨论纳米材料尺寸、形状以及表面缺陷对其磁矩、磁畴结构、居里温度、导电性、介电常数等电学和磁学性质的影响。例如，超顺磁性纳米颗粒在磁共振成像（MRI）、磁性分离中的应用。我们将探讨纳米线、纳米带等一维纳米结构在电子器件中的应用潜力。 第三部分：科学的工具——探测与理解纳米世界 理解纳米材料的形貌与功能，离不开先进的科学仪器和实验方法。本部分将介绍一些关键的表征技术。 结构解析技术： 详细介绍X射线衍射（XRD）如何分析晶体结构、晶格参数和晶粒尺寸。讲解透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）在高分辨率下观察纳米结构的形貌、尺寸和分布。介绍X射线小角散射（SAXS）和中子小角散射（SANS）在研究纳米结构尺寸和形状方面的应用。 表面与界面分析： 再次强调STM和AFM在原子尺度观察表面形貌和拓扑结构。深入介绍XPS和AES如何确定表面元素组成、化学态和电子态。介绍傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱在分析表面官能团和分子振动模式方面的作用。 光谱学方法： 阐述紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和荧光光谱如何探测纳米材料的光学吸收和发射特性。介绍X射线吸收光谱（XAS）和X射线光电子能谱（XPS）在研究电子结构和化学状态方面的互补性。 热力学与动力学表征： 讨论差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）在研究材料的热稳定性、相变和分解行为方面的应用。介绍比表面积和孔隙度分析仪（如BET法）在量化吸附性能方面的作用。 第四部分：未来的展望 本部分将对纳米材料科学的未来发展趋势进行展望。 多功能集成与智能化： 探讨如何通过巧妙设计，将多种纳米结构单元或不同材料复合，实现性能的协同增强和功能的集成化。例如，将催化活性位点与分离膜结合，实现原位催化反应与产物分离。 可持续与绿色合成： 强调开发环境友好、低能耗的纳米材料制备方法的重要性，以及如何利用生物质、废弃物等可再生资源来构筑纳米材料。 理论计算与实验的融合： 介绍第一性原理计算、分子动力学模拟等理论计算方法在预测纳米材料结构、性能和反应机理方面的作用，以及如何与实验结果相互验证，加速材料的设计与开发。 跨学科的应用探索： 展望纳米材料在能源（如储能、催化、光伏）、环境（如水处理、空气净化）、生物医学（如药物递送、诊断成像、组织工程）、信息技术等众多领域的广阔应用前景。 本书并非提供某个特定领域的“速成秘籍”，而是致力于构建读者对纳米尺度物质世界基础原理的深刻理解。通过深入浅出的讲解，我们希望激发读者独立思考的能力，鼓励他们在各自的研究和实践中，能够基于对纳米材料形貌与功能之间内在联系的认知，进行更具创造性和针对性的设计与应用。本书的出版，旨在为渴望探索微观世界奥秘的求知者，提供一本扎实而富有启发的读物。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新能源技术非常关注的普通读者，我怀着极大的兴趣翻开了《电催化纳米材料》这本书。我始终坚信，人类的未来发展离不开清洁能源的支撑，而电催化技术，特别是结合纳米材料的创新，正为我们开启了无限可能。我希望这本书能如同一位经验丰富的向导，带领我走进电催化纳米材料的奇妙世界。我猜想，书中会从基础的概念讲起，深入浅出地解释电催化反应的机理，然后聚焦于各种纳米材料的设计、制备以及它们的性能优势。我期待能够了解到，例如金属纳米粒子、碳基材料、金属氧化物等，是如何通过调控尺寸、形貌、比表面积以及电子结构，来显著提高催化活性、选择性和稳定性。更重要的是，我希望书中能呈现一些实际的应用案例，比如在电解水制氢、二氧化碳转化、燃料电池等领域，纳米材料如何发挥关键作用，解决能源和环境问题。我憧憬着，通过阅读这本书，能够更深刻地理解纳米技术在新能源领域的巨大潜力，并且对未来的科技发展有更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对环境科学和可持续发展充满热情的普通读者，我对《电催化纳米材料》这个书名实在太好奇了。我总觉得，我们现有的能源体系面临着巨大的挑战，而像电催化这样的技术，似乎是通往更清洁、更高效能源未来的重要桥梁。我希望这本书能够像一位博学的向导，带我穿越到纳米材料的神奇世界，去探索它们是如何在电催化领域大放异彩的。我脑海中浮现的，是书中会细致描绘各种纳米结构，比如那些有着惊人表面积的金属有机框架，或是拥有独特电子性质的量子点，甚至是那些如同精巧装置般的纳米线和纳米管。我会期待它能解释，为什么这些微观世界的“建筑”能够极大地影响化学反应的速度和效率，又如何在电能的驱动下，帮助我们实现资源的循环利用，比如将废弃物转化为有用的化学品，或是将水分解成氢气和氧气，为我们提供清洁的能源。我希望这本书能够点亮我对这些“幕后英雄”的认知，让我理解它们背后蕴含的科学原理，也为我提供一份关于如何利用科技解决环境问题的希望。

评分☆☆☆☆☆

我对材料科学和新能源领域一直抱有浓厚的兴趣，所以《电催化纳米材料》这个书名立刻就吸引了我。我一直觉得，纳米材料拥有着巨大的潜力，而将其应用于电催化领域，无疑是推动新能源技术发展的重要方向。我希望能在这本书中找到对各种电催化纳米材料的深入介绍，例如它们是如何被设计和合成的，以及它们的微观结构和表面性质如何影响其催化性能。我期待书中能够详细阐述不同类型的纳米材料，如金属纳米粒子、碳纳米管、石墨烯、金属氧化物等，在电催化反应中扮演的角色，以及它们如何通过优化来提升活性、选择性和稳定性。同时，我也很想了解这些纳米材料在实际应用中的案例，比如在燃料电池、电解水制氢、二氧化碳还原等领域的最新研究进展和发展前景。这本书对我来说，将是一个学习和探索电催化纳米材料奥秘的绝佳机会，我希望能从中获得宝贵的知识和启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名吸引了我，《电催化纳米材料》，光听名字就感觉很高大上，让我充满了好奇。我一直对新能源领域，特别是催化这个方向很感兴趣，总觉得它隐藏着解决未来能源危机的关键。虽然我不是专业的科研人员，但对于纳米材料在其中的应用，我有着强烈的求知欲。我设想这本书应该会深入浅出地介绍电催化反应的基本原理，然后聚焦于各种新型纳米材料的设计、制备以及它们在电催化过程中的独特优势。比如，书中可能会详细阐述金属纳米粒子、氧化物纳米结构、碳基纳米材料等等，如何通过调控其形貌、尺寸、表面积以及电子结构，来提升催化活性、选择性和稳定性。同时，我也期待书中能包含一些实际的应用案例，比如在燃料电池、电解水制氢、二氧化碳还原等领域的最新研究进展，让我能够更直观地了解这些前沿技术。毕竟，理论知识的学习固然重要，但将其与实际应用联系起来，更能激发我的学习热情和对科学的敬畏之心。我希望能在这本书中找到启发，也许能为我未来的学术或者职业道路提供一些新的方向。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对未来科技充满憧憬的科技爱好者，当我在书店看到《电催化纳米材料》时，内心就涌现出一种莫名的激动。我一直认为，纳米技术是21世纪最伟大的革命之一，而电催化，似乎是将这种革命潜力释放出来的关键。我渴望这本书能为我揭开这层神秘的面纱，让我深入了解电催化反应的奥秘，以及纳米材料在这个过程中扮演的至关重要的角色。我期待书中能详细阐述不同种类的纳米材料，比如金属纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯以及各种复合纳米结构，它们是如何通过其独特的尺寸效应、量子效应和表面效应，来提高催化活性、稳定性和选择性的。我更期待书中能够触及一些前沿的科学问题，例如如何设计具有特定催化位点的纳米催化剂，如何理解纳米材料与电极界面的相互作用，以及如何实现纳米催化剂的可控制备和规模化生产。我想象着书中会穿插着大量的实验数据、图表和示意图，用最直观的方式展示纳米材料的神奇之处，让我能够轻松地理解那些复杂的科学概念。这本书，对我来说，不仅仅是一本读物，更是一扇通往未来科技前沿的窗户。