电化学丛书：电催化 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《电化学丛书：电催化》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。《电化学丛书：电催化》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。
　　《电化学丛书：电催化》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。

目录

第1章 电催化基础与应用研究进展
1.1 电化学的发展历史
1.2 电催化反应的基本规律和两类电催化反应及其共同特点
1.3 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
1.3.1 经典电化学研究方法
1.3.2 非传统电化学研究方法及其进展
1.4 电催化剂的电子结构效应和表面结构效应
1.4.1 电子结构效应对电催化反应速度的影响
1.4.2 表面结构效应对电催化反应速度的影响
1.5 一些实际电催化体系的分析和讨论
1.5.1 纳米粒子的组成及其对电催化性能的影响
1.5.2 催化剂载体对电催化性能的影响
1.5.3 纳米粒子的表面结构对其电催化性能的影响
1.5.4 纳米尺度电催化剂活性的比较与关联
1.6 总结与展望
参考文献

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
2.1 电催化表面结构效应
2.1.1 金属单晶面及其表面原子排列结构
2.1.2 晶面结构效应
2.2 金属纳米粒子的表面结构控制合成及其电催化
2.2.1 纳米粒子形状与晶面的关系
2.2.2 晶体生长规律
2.2.3 低表面能金属纳米粒子的控制合成及其催化性能研究
2.2.4 高表面能金属纳米粒子的控制合成及其电催化
2.3 总结与展望
参考文献

第3章 电催化中的电子效应与协同效应
3.1 金属表面吸附作用的物理化学基础
3.1.1 金属的电子能带结构
3.1.2 吸附质与金属表面的相互作用
3.1.3 吸附作用的密度泛函理论计算
3.2 催化作用中的电子效应与协同效应
3.2.1 吸附作用的电子特征描述
3.2.2 金属表面反应性及其电子效应调控
3.2.3 催化作用中的协同效应
3.3 研究实例
3.3.1 氧还原反应Pt合金催化剂的电子效应
3.3.2 甲酸氧化反应Pd合金催化剂的表面反应性调控
3.3.3 氢氧化反应Ni催化剂d带反应性的选择性抑制
3.3.4 利用几何效应调控Pt催化甲醇氧化的反应选择性
3.3.5 Pt.Ru电催化协同效应的直接观测
3.3.6 Pd.Au合金表面H吸附与CO吸附所需的最小Pd原子聚集体
参考文献

第4章 电催化剂的设计与理论模拟
4.1 电极/溶液界面电荷传递过程的量子效应
4.1.1 电子转移反应的基本类型
4.1.2 电子转移的基本原理
4.1.3 Marcus的电子转移理论
4.1.4 电极/溶液界面电子的隧道效应
4.2 电极/溶液界面的量子化学模拟
4.2.1 计算方法与模型
4.2.2 催化剂的反应活性和电子构型的计算
4.2.3 溶剂效应
4.2.4 电极电势的模拟
4.3 电极过程动力学模拟及其应用
4.3.1 氧气电催化还原
4.3.2 甲醇电催化氧化
4.3.3 电催化非线性动力学过程模拟
4.4 总结与展望
参考文献

第5章 燃料电池催化剂新材料
第6章 氢电极电催化
第7章 铂基催化剂上的氧还原电催化
第8章 几种代氢燃料分子的直接电催化氧化
第9章 有机小分子电催化
第10章 酶电催化
第11章 光电催化
第12章 燃料电池电催化
第13章 工业过程电催化
索引

前言/序言

好的，这是一份为您准备的《电化学丛书》系列中，不涉及“电催化”主题的图书简介，旨在详尽介绍该丛书其他可能的卷册内容，字数约1500字。 --- 《电化学丛书》系列（部分卷册精选）图书简介 本丛书旨在系统、深入地剖析现代电化学领域的理论基础、前沿技术及关键应用，覆盖从基础原理到尖端材料科学的广阔范围。不同于专注于特定反应机制的单行本，本丛书的定位是构建一个全面、互补的电化学知识体系。以下是本丛书系列中，不涉及“电催化”主题的几本核心卷册的详细介绍。 第一卷：电化学基础与热力学 核心内容聚焦： 本卷是构建整个电化学知识体系的基石，重点阐述电化学反应的宏观与微观热力学基础，为后续所有应用研究提供理论框架。 第一部分：电化学体系的构建与平衡态 详细探讨了电化学系统的基本概念，如电极、电解质、界面结构。重点解析了吉布斯自由能与电化学势之间的内在联系，推导出Nernst方程的严格形式，并结合不同温度和压力下的修正模型，解释了电池电动势和反应平衡的本质。内容深入到固-液界面、液-液界面的能带结构分析，强调了界面结构对系统热力学特性的决定性影响。 第二部分：电化学热力学的高级应用 本部分侧重于超越标准条件的分析。详细介绍了电化学反应的标准电极电位表（涵盖非金属、过渡金属及稀有元素）的构建方法和修正参数。探讨了溶液中离子活度的精确测定方法，特别是针对非理想溶液中的平均偏摩尔量计算。此外，还涵盖了电化学过程中的相图绘制与解析，如利用电化学方法确定物质在不同电位下的稳定相区间（Pourbaix图的构建与热力学限制）。 第三部分：电化学动力学的引入 虽然动力学是下一卷的重点，但本卷提供了必要的理论铺垫。重点阐述了电化学反应的活化能概念，以及电极电位对反应速率常数的调制作用。引入了Butler-Volmer方程的推导及其在不同电流密度下的近似形式（如Tafel区），为理解反应速率的来源奠定了坚实的数学基础。 --- 第三卷：电化学储能系统：理论、材料与工程 核心内容聚焦： 本卷专注于现代电化学储能技术（如锂离子电池、钠离子电池、液流电池）的内部机制、关键材料的性能优化及其工程化挑战。 第一部分：电池体系的物理化学 系统梳理了可充电电池体系的通用架构与工作原理。详细分析了电荷存储与释放过程中的晶格畸变、离子扩散机制（Fick定律的电化学版本）和SEI膜的形成与演变。特别关注了全固态电池中固-固界面的离子传输阻抗问题，并引入了计算电化学方法（如DFT计算）来预测和筛选高性能电极材料的存储容量和稳定性。 第二部分：电极材料的结构与性能 本部分深入探究了正极、负极材料的结构设计。对于正极材料，详述了层状氧化物、尖晶石结构及聚阴离子型材料的结构稳定性、电压平台和首次效率。对于负极，重点讨论了碳基材料（石墨、硬碳）的插层/脱嵌机制，以及硅基材料在充放电循环中体积膨胀的物理限制与抑制策略。 第三部分：电解液与电池工程 电解液是影响电池安全性和寿命的关键。本卷详细比较了有机电解液、离子液体和固态电解质的离子导电性、电化学窗口和与电极材料的兼容性。工程化部分则聚焦于电池的内阻分析（交流阻抗谱分析，EIS），热管理系统的设计原则，以及电池健康状态（SOH）和剩余寿命（RUL）的电化学监测技术。 --- 第五卷：电沉积、表面处理与电化学精炼 核心内容聚焦： 本卷关注电化学在材料表面改性、金属精炼及功能薄膜制备中的工业应用。 第一部分：电沉积过程的动力学控制 电沉积不仅是镀层，更是材料结构形成的过程。本卷详细分析了金属离子在电极上的还原过程，区分了成核、晶粒生长和岛屿生长等不同机制。重点讨论了电流密度、温度、添加剂（整平剂、光亮剂）对沉积层形貌、晶粒尺寸和应力的影响。解析了电化学气相沉积（Electro-Chemical Vapor Deposition, E-CVD）的耦合机制。 第二部分：电化学精炼与回收 该部分聚焦于高纯度金属的制备。深入阐述了铜、镍、锌等有色金属的电解精炼原理，包括杂质元素的迁移行为和对最终产品纯度的影响。此外，探讨了从复杂矿物或废旧电子产品中通过选择性电化学溶解与沉积技术回收贵金属（如金、铂族金属）的工艺流程与效率优化。 第三部分：功能性电化学膜层的制备 超越传统的装饰性镀层，本卷关注具有特定电学、光学或防腐性能的功能薄膜。例如，通过电化学阳极氧化法制备多孔氧化铝模板，以及制备具有特殊介电常数或半导体特性的金属氧化物薄膜（如TiO2、ZnO纳米结构）。分析了膜层厚度、孔隙率与界面电荷转移效率之间的关系。 --- 第七卷：生物电化学与电化学传感器 核心内容聚焦： 本卷探讨电化学原理在生命科学、生物传感及医学诊断领域的交叉应用，关注生物分子与电极界面的相互作用。 第一部分：生物分子电化学分析基础 本部分建立电化学分析与生物化学的桥梁。详细介绍了酶促反应的电化学机理，特别是电子传递体（Mediator）在加速生物反应中的作用。解析了电极表面生物固定化技术（如共价键合、吸附、交联）对酶活性和寿命的影响。 第二部分：新型电化学传感器设计 重点介绍基于不同工作原理的传感器结构。包括电位法传感器（离子选择性电极）、安培法传感器（葡萄糖、乳酸检测）和阻抗谱传感器（细菌检测）。强调了纳米材料（如石墨烯、碳纳米管、金属纳米颗粒）在提高传感器灵敏度、选择性和抗干扰能力方面的应用策略。 第三部分：电化学在生物医学中的新兴应用 探讨电化学在体内监测和治疗中的应用。如植入式生物电化学探针的设计原则，用于实时监测pH、氧气或关键代谢物的浓度。此外，还涉及电化学方法在药物释放控制、电化学灭菌以及电化学刺激神经系统方面的研究进展。 --- 通过以上四个核心卷册的介绍，本《电化学丛书》清晰地展现了其对电化学核心领域（热力学基础、储能工程、材料表面工艺与生物应用）的全面覆盖，而不涉及“电催化”的具体技术细节。丛书结构严谨，内容深入，旨在服务于该领域的研究人员、工程师和高年级学生。