納米電化學 [Electrocrystallization in Nanotechnology] 下載 mobi epub pdf 電子書 2026

內容簡介

　　《納米電化學》由國際著名學者執筆，詳細介紹瞭近十年來應用電化學方法製備納米結構材料的新成果。全書從結構上分為兩部分，一部分介紹瞭基礎理論，包括電結晶過程對電化學納米技術的影響、低維金屬相生成的計算機模擬、離子液體中金屬和半導體的納米電結晶及原子層的電化學取嚮生長等；第二部分介紹瞭納米結構的製備與特性，包括通過STM方法電化學生成金屬納米簇、有序陽極多孔氧化鋁層的製備及金屬和閤金納米綫在多孔氧化鋁模闆中的電沉積、納米尺度磁性和非磁性金屬復閤層的電沉積過程及特性研究等。
　　《納米電化學》內容豐富翔實、論述深入淺齣，適閤電化學、材料領域的科研人員和高校相關專業師生閱讀和參考。

內頁插圖

目錄

第一部分 基本原理
1 電化學對納米技術的影響
GeorgiStaikov，AlexanderMilchev
1.1 引言
1.2 宏觀相與微觀相的熱力學性質
1.2.1 熱力學平衡態
1.2.2 電化學過飽和與欠飽和
1.2.3 晶核形成的熱力學功函
1.3 電化學結晶過程原子成核動力學
1.4 納米簇電極錶麵和空間分布能態
1.5 納米粒子和超薄膜的電化學生長
1.5.1 三維納米簇生長
1.5.2 二維納米簇生長與欠電位沉積（LJPD）單層膜形成
1.6 電化學結晶過程與納米構化定位化
1.7 結論
緻謝
參考文獻

2 電化學低維金屬相形成的計算機模擬
MarceloM.Mariscal，EzequielP.M.Leiva
2.1 引言
2.2 分子動力學模擬
2.2.1 概述
2.2.2 金屬錶麵納米化
2.3 濛特卡洛法
2.3.1 原理概述
2.3.2 非晶格模型
2.3.3 晶格模型
2.4 布朗和朗之萬動力學模擬
2.4.1 概述
2.4.2 在電化學納米結構化與晶體生長中的應用
2.5 結論與展望
緻謝
參考文獻

3 金屬的模闆法電沉積與STM探針技術製備零維納米孔洞
WolfgangKautek
3.1 引言
3.2 Bottom.up模闆法
3.3 Top-downSPM方法
3.4 低維相熱力學
3.5 STM探針技術製備納米孔洞的電沉積實驗
3.6 Bi在Au上的欠電位行為
3.7 零維Bi沉積
3.8 結論
緻謝
參考文獻

4 離子液體在金屬與半導體納米尺度電化學結晶過程中的應用
Walter Freyland，ChitradurgaL.Aravinda，Ditimar’Borissov
4.1 引言
4.2 離子液體的電化學和界麵化學特性
4.3 離子液體的變溫電化學掃描探針顯微技術（SPM）研究
4.4 金屬欠電位沉積：成相及相變
4.4.1 銀在金（111）錶麵電沉積：水溶液與離子液體電解質
4.4.2 鋅在金（111）錶麵沉積：亞穩態分解和錶麵閤金化
4.5 金屬、閤金以及半導體的過電位沉積
4.5.1 Co-AI、N_-AI和Ti-AI閤金的沉積
4.5.2 A1.Sb化閤物半導體的納米級生長
4.6 結論
緻謝
參考文獻

5 超共形膜生長
ThomasP.Moffat，DanielWheeler，Daniel、Josell
5.1 引言
5.2 競爭吸附：抑製與加速
5.3 金屬吸附動力學中競爭吸附影響的量化
5.4 特徵填充
5.5 形變模擬
5.6 穩定性分析
5.7 結論與展望
參考文獻

第二部分 納米結構的製備與特性
6 應用STM針尖納米電極實現金屬的原位電化學結晶
WernerSchindler，PhilippHugelmann
6.1 納米尺度的電化學
6.2 突跳金屬沉積
6.3 掃描電化學顯微鏡
6.4 STM探針電化學納米電極
6.5 STM探針電化學納米電極的金屬電沉積
6.6 通過STM探針電化學納米電極進行金屬溶解
6.7 納米電極探針形狀和錶麵質量的重要性
6.8 單一金屬納米結構的微區電沉積
6.9 總結與展望
緻謝
參考文獻

7 有序陽極多孔氧化鋁層製備及其在納米技術中的應用
HidetakaAsoh，SachikoOno
7.1 引言
7.2 自有序陽極多孔氧化鋁
7.2.1 概述
7.2.2 陽極多孔氧化鋁中孔隙形成的自有序控製因素
7.2.3 恒壓下典型的電流一時間暫態過程
7.2.4 高形成電壓下陽極氧化鋁孔隙率的變化
7.2.5 典型自有序行為
7.2.6 高電流／高電場強度陽極化過程
7.2.7 新的自有序條件
7.3 理想的有序多孔陽極氧化鋁
7.3.1 兩步陽極過程
7.3.2 理想有序多孔陽極氧化鋁
7.3.3 方形單元排列
7.3.4 方形單元排列細節觀察
7.4 三維周期性的多孔陽極氧化鋁
7.4.1 通道結構調製
7.4.2 二維／三維復閤多孔氧化鋁
7.5 納米多孔氧化鋁在製備納米結構模闆中的應用
7.5.1 納米方式：傳統平版印刷術與天然平版印刷術
7.5.2 AI在Si基體上的陽極過程
7.5.3 應用陽極多孔氧化鋁作為模闆的si錶麵的天然平版印刷術
7.6 總結與展望
緻謝
參考文獻

8 金屬納米接觸點和納米帶的電化學製備
FangChen，N.J.Tao
8.1 引言
8.2 電化學製備金屬納米接觸點
8.2.1 STM／AFM輔助方法
8.2.2 在支撐麵電極上沉積
8.2.3 自終止方法
8.2.4 電化學蝕刻
8.2.5 采用納米孔製備納米點
8.2.6 固態電化學反應
8.2.7 金屬納米點特性
8.3 電化學製備金屬納米帶
8.3.1 AC綫圈檢測係統
8.3.2 DC綫圈監測係統
8.3.3 電化學雙電層反饋係統
8.3.4 高頻阻抗反饋係統
8.3.5 納米帶應用
8.4 總結
參考文獻

9 電化學階邊修飾法（ESED）製備納米綫
ReginaldM.Penner
9.1 引言
9.2 概述
9.3 直接納米綫電沉積
9.4 循環電沉積／溶齣法製備化閤物納米綫
……
緻謝
參考文獻

精彩書摘

　　納米材料不僅在許多領域具有很大的應用潛力，而且在材料屬性方麵也深刻影響瞭原子、分子和大塊物體之間的轉移機製。自從1900年起，在許多領域對納米結構的製備的興趣越來越大，這些領域包括：錶麵／內部化學、電化學、膠體化學、聚閤物科學、生物化學、沸石黏土化學、掃描空隙電化學等。綜上所述，基質或者基體在納米裝備製備中的應用使得具有直徑大小從微米到納米的有序空隙的納米材料已經在基礎研究和商業應用中引起瞭極大興趣。
　　多孔陽極氧化膜，例如多孔陽極氧化鋁，是由Al的陽極氧化而形成的，是一種典型的自我生成納米多孔材料。通常基於多孔陽極氧化膜的密度，稱作納米隧道或者納米洞結構。因為它的潛在應用領域是基於獨特的固體形狀和納米級蜂窩狀結構。從圖7.1可以看齣，這種多孔材料已經作為一種關鍵材料廣泛應用於許多裝置類型的製備。
　　從許多多孔陽極氧化鋁的形態研究來看，兩種Al的陽極氧化膜是眾所周知的：一種是較厚的多孔氧化物外部領域，一種是較薄的阻隔膜內部領域，它是附屬於金屬的。1953年，凱勒、亨特、魯濱遜報道瞭通過電子顯微鏡觀察到的多孔氧化鋁膜的結構特徵，第一次提齣瞭幾何單元結構模型。而且的是，他們認為單元結構的尺寸，例如單孔或多孔的直徑以及隔離膜的厚度，主要取決於形成電壓，而且它們是隨著電壓綫性增加的。隨後，許多研究者拿齣瞭類似的綫性證據來支持他們的發現，包括陽極膜的單元尺寸。關於20世紀90年代對陽極膜生長機理的研究背景見參考文獻。

前言/序言

現代材料科學前沿：功能化納米顆粒的精準閤成與錶徵 圖書簡介 本書聚焦於現代材料科學和化學工程領域中日益重要的一個分支：如何以原子或分子級彆的精度控製和構建具有特定功能的納米結構材料。我們將深入探討從宏觀化學反應到微觀界麵現象的轉化過程，闡述如何通過精細調控閤成條件，實現對納米顆粒的尺寸、形貌、晶體結構乃至錶麵化學性質的精確控製。 本書旨在為從事納米材料閤成、催化、能源存儲與轉換、以及生物醫學工程研究的學者、研究生和工程師提供一套全麵、深入且具有實踐指導意義的理論框架與實驗方法論。我們摒棄瞭對傳統晶體生長理論的簡單羅列，轉而強調當前最前沿的“自下而上”（Bottom-Up）納米結構構建策略。 --- 第一部分：納米尺度下物質的物理化學基礎重構 本部分首先迴顧瞭經典化學熱力學在納米尺度下麵臨的挑戰與修正。我們詳細分析瞭麯率效應（Curvature Effects）對溶解度、相穩定性和反應活性的影響，特彆關注錶麵能的各嚮異性如何驅動特定晶麵的優先生長，從而決定最終納米結構的幾何形態（如納米棒、納米片、立方體或十二麵體）。 界麵張力與成核動力學： 深入探討瞭拉普拉斯-開爾文方程在不同溶劑環境下的適用性，以及如何通過添加錶麵活性劑（Surfactants）和配體（Ligands）來“鈍化”或“激活”特定的晶麵，實現形態控製（Morphology Control）。 量子尺寸效應的宏觀關聯： 盡管本書主要關注閤成方法，但我們必須理解電子結構如何反饋影響化學反應。簡要介紹瞭量子點（Quantum Dots）等半導體納米晶體的光學性質如何被其尺寸和晶格缺陷所調控，這為設計光學和電子器件提供瞭理論基礎。 --- 第二部分：精準閤成策略：從溶液化學到受限空間 本部分是全書的核心，詳細介紹瞭當前最主流且高效的納米顆粒閤成技術，並著重分析瞭每種方法背後的化學機理和參數敏感性。 2.1. 熱解法與高溫溶液閤成（Hot-Injection Methods） 該方法是製備高結晶度、窄尺寸分布（Monodisperse）納米顆粒的黃金標準。我們詳細拆解瞭“快速成核-緩慢生長”的動力學過程： 前驅體的選擇與分解動力學： 分析瞭不同有機金屬前驅體（如羧酸鹽、烷基化閤物）的熱解溫度和分解速率對初級核形成速率的決定性影響。 生長調控劑的作用機製： 重點討論瞭長鏈脂肪酸、胺類、磷烷等作為生長調控劑時，它們如何通過可逆的配位/解離過程，暫時性地吸附在特定晶麵上，實現對晶麵選擇性生長的精細調控。 案例研究： 以磁性氧化鐵納米晶（如FeO/Fe3O4）和鈣鈦礦量子點（Perovskite QDs）的閤成為例，展示如何通過精確控製升溫速率和反應時間，獲得尺寸可控且光電性能優異的材料。 2.2. 模闆輔助與限製性生長（Template-Assisted Growth） 為瞭獲得具有特定拓撲結構（如核殼結構、中空結構）的材料，模闆法至關重要。 軟模闆法（Soft Templating）： 闡述瞭利用錶麵活性劑分子自組裝形成的膠束（Micelles）或液晶相（Liquid Crystals）作為結構導嚮劑的原理。通過微乳液體係（Microemulsions）或泡沫體係，可以構建介孔或雙連續相結構的無機網絡。 硬模闆法（Hard Templating）： 詳細介紹瞭使用預先製備好的多孔材料（如離子交換膜、陽極氧化鋁模闆AAO、或生物結構）作為支架，通過浸漬-還原或原子層沉積（ALD）技術，實現納米結構的復製和轉移。 2.3. 電化學界麵調控（Electrochemical Interface Control） 本部分探討瞭通過施加電位或電流來控製納米結構生長的獨特優勢。 電化學沉積的優勢： 強調電化學方法可以直接在導電基底上原位生長納米結構，避免瞭後處理的汙染和結構破壞。 亞納米級精度的控製： 解釋瞭電化學過程中的過電位（Overpotential）如何影響成核和生長速率，以及如何利用脈衝電沉積（Pulsed Electrodeposition）技術來交替進行成核和生長步驟，以獲得高度有序的多層或超晶格結構。 --- 第三部分：先進錶徵技術與結構-性能關聯 閤成的最終目標是驗證和優化性能。本部分側重於如何使用先進的分析工具來解析納米材料的復雜結構。 高分辨透射電子顯微鏡（HR-TEM/STEM）： 不僅關注形貌，更強調如何通過球差校正（Aberration-Corrected）技術，直接觀察晶格缺陷、孿晶界（Twinning Boundaries）以及原子颱階，這些都是影響催化活性的關鍵位點。 X射綫吸收譜學（XAS/XANES/EXAFS）： 作為一種元素特異性的局部結構探測手段，解釋瞭如何利用XAS來確定納米顆粒中活性位點的氧化態和近鄰配位環境，這對於理解催化劑的真實工作狀態至關重要。 原位/實時錶徵（In-Situ/Operando Characterization）： 介紹瞭在實際反應條件下（如加熱、加壓、電化學循環中）對納米顆粒結構變化的監測方法，揭示瞭材料在工作狀態下的動態演變規律。 --- 結論與展望 本書的最終目標是提供一個從“設計理念”到“功能實現”的閉環指導。未來的納米材料研究將更加依賴於人工智能和高通量篩選來預測最佳的閤成參數。我們將強調理論模型與實驗驗證之間的緊密耦閤，以期推動功能化納米顆粒在下一代能源、環境淨化及生物傳感領域的革命性應用。本書為讀者建立瞭一個堅實的平颱，以應對更復雜的納米係統設計挑戰。