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无著
- 出版社:化学工业出版社
- ISBN:9788707547316
- 版权提供:化学工业出版社
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商品名称: | 电催化 |
营销书名: | |
作者: | 孙世刚、陈胜利 主编 |
定价: | 168.00 |
ISBN: | 978-7-122-17183-2 |
关键字: | ; |
重量: | 1133克 |
出版社: | 化学工业出版社 |
开本: | 16 | 装帧: | 精 |
出版时间: | 2013年11月 | 版次: | 1 |
页码: | 663 | 印次: | 1 |
本书由电催化基础和重要电催化过程两部分组成。内容包括从纳米结构、表面结构、电子结构出发认识电催化过程和催化剂材料的性质,到电催化剂的理论设计、理论模拟和制备;从氢、氧及有机分子电催化基础,到燃料电池、太阳能电池、生物电化学乃至工业电化学过程等电催化应用。本书在内容的选择上,既注重基础知识和研究方法的介绍,同时又紧紧围绕前沿方向。
本书既适合选择电催化、电化学、催化化学、表面科学、材料科学等学科作为研究方向的研究生,也适合从事电催化及相关领域科学研究和技术研发的科技工作者参考。
第1章电催化基础与应用研究进展
11电化学的发展历史1
12电催化反应的基本规律和两类电催化反应及其共同特点3
13研究电极过程的经典电化学方法、表面分析技术和电化学原位谱学方法5
131经典电化学研究方法5
132非传统电化学研究方法及其进展7
14电催化剂的电子结构效应和表面结构效应12
141电子结构效应对电催化反应速度的影响12
142表面结构效应对电催化反应速度的影响15
15一些实际电催化体系的分析和讨论20
151纳米粒子的组成及其对电催化性能的影响20
152催化剂载体对电催化性能的影响21
153纳米粒子的表面结构对其电催化性能的影响22
154纳米尺度电催化剂活性的比较与关联25
16总结与展望28
参考文献29
第2章电催化表面结构效应与金属纳米粒子催化剂表面结构控制合成
21电催化表面结构效应33
211金属单晶面及其表面原子排列结构33
212晶面结构效应34
22金属纳米粒子的表面结构控制合成及其电催化39
221纳米粒子形状与晶面的关系39
222晶体生长规律41
223低表面能金属纳米粒子的控制合成及其催化性能研究44
224高表面能金属纳米粒子的控制合成及其电催化51
23总结与展望67
参考文献69
第3章电催化中的电子效应与协同效应
31金属表面吸附作用的物理化学基础75
311金属的电子能带结构75
312吸附质与金属表面的相互作用79
313吸附作用的密度泛函理论计算82
32催化作用中的电子效应与协同效应85
321吸附作用的电子特征描述85
322金属表面反应性及其电子效应调控89
323催化作用中的协同效应91
33研究实例93
331氧还原反应Pt合金催化剂的电子效应93
332甲酸氧化反应Pd合金催化剂的表面反应性调控98
333氢氧化反应Ni催化剂d带反应性的选择性抑制101
334利用几何效应调控Pt催化甲醇氧化的反应选择性103
335PtRu电催化协同效应的直接观测105
336PdAu合金表面H吸附与CO吸附所需的最小Pd原子聚集体108
参考文献110
第4章电催化剂的设计与理论模拟
41电极/溶液界面电荷传递过程的量子效应114
411电子转移反应的基本类型114
412电子转移的基本原理115
413Marcus的电子转移理论117
414电极/溶液界面电子的隧道效应123
42电极/溶液界面的量子化学模拟128
421计算方法与模型128
422催化剂的反应活性和电子构型的计算134
423溶剂效应150
424电极电势的模拟159
43电极过程动力学模拟及其应用169
431氧气电催化还原169
432甲醇电催化氧化176
433电催化非线性动力学过程模拟180
44总结与展望190
参考文献190
第5章燃料电池催化剂新材料
51质子交换膜燃料电池及催化剂概述196
52阳极催化剂200
521氢氧燃料电池阳极催化剂200
522DMFC阳极催化剂202
523DFAFC阳极催化剂212
524DEFC阳极催化剂220
53阴极催化剂224
531阴极氧电还原机理224
532铂基催化剂225
533非铂基金属催化剂227
54催化剂制备方法231
541浸渍液相还原法231
542胶体法233
543微乳液法235
544电化学法235
545气相还原法236
546气相沉积法237
547高温合金化法237
548羰基簇合物法237
549预沉淀法238
5410离子液体法238
5411喷雾热解法238
5412固相反应法239
5413多醇过程法240
5414微波法240
5415组合法241
5416离子交换法241
5417辐照法241
55载体242
551炭黑242
552中孔碳243
553CNTs245
554碳凝胶247
555空心碳247
556碳卷249
557碳纤维250
558碳纳米分子筛250
559碳化钨251
5510硬碳252
5511碳纳米笼252
5512金刚石252
5513富勒烯252
5514石墨烯253
参考文献253
第6章氢电极电催化
61氢电极反应及其电催化概述270
62氢的电化学吸附273
621氢的欠电势吸附274
622氢的过电势吸附278
623氢吸附的谱学技术研究280
624氢吸附的理论计算研究281
63氢电极反应机理286
64氢电极反应动力学288
641氢电极反应交换电流密度的测量288
642交换电流密度的火山关系图290
643温度对氢电极反应动力学的影响294
65氢电催化的Pt表面结构效应296
66氢电催化的铂纳米粒径效应297
67总结与展望302
参考文献304
第7章铂基催化剂上的氧还原电催化
71概述307
72Pt单质金属催化剂309
721Pt单晶的晶面取向、阴离子吸附对氧还原性能的影响309
722Pt纳米催化剂的粒径效应314
73铂基二元模型电催化剂的氧还原行为323
74Pt及其合金的氧还原活性趋势的理论预期329
75Pt基金属纳米催化剂334
76ORR机理的研究进展338
77总结与展望343
参考文献344
第8章几种代氢燃料分子的直接电催化氧化
81硼氢化物的直接电催化氧化353
811硼氢化物作为代氢阳极燃料的优势与问题353
812不同金属上硼氢化物电氧化的基本行为354
813BH-4在金属电极上的电氧化模型360
814硼氢化物的直接电催化氧化小结364
82氨的直接电催化氧化364
821氨的直接电催化氧化概述364
822氨在Pt及其合金上的电氧化行为365
823氨在金属镍上的电氧化行为371
83硼氮烷作为阳极燃料的电催化376
831硼氮烷作为阳极燃料的电催化概述376
832BH3NH3在Ag电极上的电氧化377
833几种典型催化剂上硼氮烷的直接电氧化381
834总结与展望385
参考文献385
第9章有机小分子电催化
91概述388
92 CO的电催化氧化390
921CO在金属表面的吸附390
922CO在Pt表面电氧化391
923纳米Pt表面CO的电氧化:尺寸及晶面效应394
924PtRu合金表面CO电氧化的“双功能机理”395
925d带能级与表面偏析对电催化的影响397
93甲醇的阳极氧化399
931甲醇的电氧化机理399
932甲醇电氧化催化剂的设计400
94甲酸的电催化氧化402
941Pt表面甲酸电氧化机理402
942Pd表面甲酸电氧化404
943甲酸电氧化催化剂的设计405
95乙醇的电催化氧化407
96碱性环境中C1小分子的电氧化408
961碱性条件下CO电催化氧化409
962碱性条件下甲醇的电催化氧化409
97总结与展望411
参考文献412
第10章酶电催化
101酶的基本结构与功能418
1011酶的基本概念418
1012酶的活性中心418
1013酶的一级结构与催化功能的关系419
1014酶的二级和三级结构与催化功能的关系419
1015酶的四级结构与催化功能的关系421
102酶催化反应的一般理论422
1021酶催化反应理论422
1022酶催化反应的动力学424
1023酶催化反应的动力学参数的求取426
103酶催化反应的电化学427
1031酶催化反应的电化学研究方法427
1032酶催化反应的电流理论434
1033酶在电极表面的固定439
104酶催化电化学研究的几个重要例子451
1041葡萄糖氧化酶452
1042反丁烯二酸还原酶和丁二酸脱氢酶454
1043过氧化物酶459
1044钼氧转移酶462
1045细胞色素P450酶467
1046氢酶469
1047含铜氧化酶471
105酶电化学催化的应用472
1051用于底物的定量测定473
1052用作生物燃料电池的电极催化剂478
1053电化学免疫分析482
1054DNA杂交检测483
参考文献484
第11章光电催化
111概述495
112光电催化原理498
1121太阳能光电催化原理498
1122环境光电催化原理503
113光电催化剂与光电催化反应507
1131TiO2光电催化剂的制备507
1132提高TiO2光催化活性的途径510
1133WO3光电催化剂512
1134CdS光电催化剂514
1135ZnO光电催化剂515
1136新型配合物半导体光电催化剂517
1137具有光电催化功能的聚合物纳米复合材料517
1138光电催化剂的表征518
1139光电催化反应527
114重要的光电催化过程及应用541
1141光电催化电解水制氢541
1142光电催化对典型有机污染物的降解542
115光电催化的研究方法544
1151光催化研究过程的分析方法545
1152光电催化的动力学研究549
1153光电化学研究方法552
参考文献561
第12章燃料电池电催化
121燃料电池的分类和性能567
1211燃料电池分类568
1212燃料电池性能568
122燃料电池电催化571
1221催化剂概述571
1222电催化反应特点573
1223催化剂的表征方法578
1224催化剂的结构组成588
1225催化剂的电催化性能592
1226催化剂的耐久性596
123总结与展望604
参考文献605
第13章工业过程电催化
131氯碱工业过程电催化609
1311氯碱工业概述609
1312氯碱电解槽的析氯阳极电催化612
1313氯碱电解槽的析氢阴极电催化619
132湿法冶金工业电积过程电催化621
1321湿法冶金工业概述621
1322氯化物水溶液中Ni、Co电积过程电催化624
1323硫酸溶液中Ni电积过程电催化625
1324硫酸溶液Zn电积过程电催化629
133熔盐铝电解过程电催化639
1331熔盐铝电解工业概述639
1332碳素阳极的掺杂电催化640
1333碳素阳极掺杂电催化机理645
1334锂盐阳极糊及其工业应用649
1335预焙阳极的掺杂电催化与综合改性651
参考文献652
索引659
《电化学丛书》的策划与出版,可以说是电化学科学大好发展形势下的“有识之举”,其中包括如下两个方面的意义。
首先,从基础学科的发展看,电化学一般被认为是隶属物理化学(二级学科)的一门三级学科,其发展重点往往从属物理化学的发展重点。例如,电化学发展早期从属原子分子学说的发展(如法拉第定律和电化学当量);19世纪起则依附化学热力学的发展而着重电化学热力学的发展(如能斯特公式和电解质理论)。20世纪40年代后,“电极过程动力学”异军突起,曾领风骚四五十年。约从20世纪80年代起,形势又有新的变化:一方面是固体物理理论和第一性原理计算方法的更广泛应用与取得实用性成果;另一方面是对具有各种特殊功能的新材料的迫切要求与大量新材料的制备合成。一门以综合材料学基本理论、实验方法与计算方法为基础的电化学新学科似乎正在形成。在《电化学丛书》的选题中,显然也反映了这一重大形势发展。
其次,电化学从诞生初期起就是一门与实际紧密结合的学科,这一学科在解决当代人类持续性发展“世纪性难题”(能源与环境)征途中重要性位置的提升和受到期待之热切,的确令人印象深刻。可以不夸张地说,从历史发展看,电化学当今所受到的重视是空前的。探讨如何利用这一大好形势发展电化学在各方面的应用,以及结合应用研究发展学科,应该是《电化学丛书》不容推脱的任务。另一方面,尽管形势大好,我仍然期望各位编委在介绍和讨论发展电化学科学和技术以解决人类持续发展难题时,要有大家风度,即对电化学科学和技术的优点、特点、难点和缺点的介绍要“面面俱到”,切不可“卖瓜的只说瓜甜”,反而贻笑大方。
《电化学丛书》的编撰和发行还反映了电化学科学发展形势大好的另一重要方面,即我国电化学人才发展之兴旺。丛书各分册均由各该领域学有专攻的科学家执笔。可以期望:各分册将不仅能在较高水平上梳理各分支学科的框架与发展,同时也将提供较系统的材料,供读者了解我国学者的工作与取得的成就。
总之,我热切希望《电化学丛书》的策划与出版将使我国电化学科学书籍跃进至新的水平。
查全性
二〇一〇夏于珞珈山
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