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| 編輯推薦： |
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由于纳米材料具有比表面积大、活性位点多等优势，在电催化领域有广泛应用。本书全面而系统地归纳了纳米催化材料的特性、合成、表征、电催化基本原理及各种电化学应用方面的基础知识。
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| 內容簡介： |
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由于纳米材料具有比表面积大、活性位点多等优势，在电催化领域有广泛应用。本书全面而系统地归纳了纳米催化材料的特性、合成、表征、电催化基本原理及各种电化学应用方面的基础知识。全书共分8章，第1章介绍了纳米催化材料的基本概念及特性，包括纳米材料发展历史、结构特性及纳米催化剂的优势。第2章概述了纳米催化材料的合成方法，包括化学合成和物理合成方法。第3章介绍了纳米催化材料的表征，包括形貌表征、成分表征、结构组成分析。第4章介绍了电催化基本原理，包括表面结构、粒子组成以及催化剂载体对电催化反应的影响。第5~8章分别阐述了纳米催化材料在电解水、燃料电池、二次电池、工业电催化等方面的应用。
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| 目錄：
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前言
第1 章 纳米催化材料的基本概念和 特 1
1.1 纳米材料的定 1
1.2 纳米材料的基本特 2
1.2.1 表面效应 2
1.2.2 小尺寸效应 3
1.2.3 量子尺寸效应 4
1.2.4 宏观量子隧道效应 4
1.3 纳米材料在催化中的应用及优 5
1.3.1 金属纳米材料 5
1.3.2 硫化物纳米材料 11
1.3.3 氧化物纳米材料 11
1.3.4 碳纳米材料 11
1.4 总结与展 12
思考 13
参考文 14
第2 章 纳米催化材料的合成方 16
2.1 化学合成方 16
2.1.1 沉淀法 16
2.1.2 氧化还原法 19
2.1.3 溶胶- 凝胶法 22
2.1.4 水热法 23
2.1.5 溶剂热法 24
2.1.6 热分解法 25
2.1.7 微乳液法 26
2.1.8 高温燃烧合成法 27
2.1.9 模板合成法 28
2.1.10 电解法 31
2.1.11 气相法 35
2.1.12 辐射化学合成法 36
2.2 物理合成方 37
2.2.1 气相法 37
2.2.2 液相法 43
2.2.3 固相法 46
2.3 本章小 48
思考 49
参考文 50
第3 章 纳米催化材料的表 51
3.1 形貌表 51
3.1.1 透射电子显微镜（TEM） 51
3.1.2 扫描电子显微镜（SEM） 52
3.1.3 原子力显微镜（AFM） 55
3.2 成分表 57
3.2.1 原子吸收光谱法（AAS） 57
3.2.2 电耦合等离子体发射光谱法（ICPOES） 57
3.2.3 电耦合等离子体质谱法（ICPMS） 58
3.2.4 X 射线荧光光谱分析法（XRF） 58
3.2.5 俄歇电子能谱分析法（AES 59
3.2.6 X 射线能量色散分析法 61
3.2.7 电子能量损失谱（EELS 61
3.3 结构组成分 62
3.3.1 XRD 62
3.3.2 XAS 62
3.3.3 X 射线光电子能谱（XPS） 64
3.3.4 傅里叶变换红外光谱（FTIR） 64
3.3.5 核磁共振（NMR） 64
3.3.6 低能离子散射（LEIS） 65
3.3.7 紫外- 可见光谱（UV-Vis） 66
3.3.8 动态光散射（DLS 66
3.3.9 纳米粒子跟踪分析（NTA） 66
3.3.10 质谱法（MS） 67
3.3.11 二次离子质谱（SIMS） 68
3.3.12 飞行时间二次离子质谱 （ToF-SIMS） 68
3.3.13 共振质量测量微机电系统 （RMM-MEMS） 68
3.3.14 Zeta（ζ） 电位 68
3.3.15 电泳迁移率（EPM） 69
3.3.16 凝胶渗透色谱法（GPC） 69
3.3.17 电感耦合等离子体光发射光谱法 （ICP-OES） 69
3.3.18 电喷雾差动分析（ES-DMA） 69
3.3.19 石英晶体微天平（QCM） 69
3.4 电催化的原位表征技 70
3.4.1 XAS 70
3.4.2 XE 70
3.4.3 穆斯堡尔谱法 71
3.4.4 XPS 71
3.4.5 光学光谱学：拉曼光谱和红外光谱 71
3.4.6 X 射线计算机断层扫描 72
3.5 结论和展 73
思考 75
参考文 75
第4 章 电催化基本原 78
4.1 电催化反应的基本规 78
4.2 电子结构和表面结构对电催化反应的影 79
4.2.1 电子结构效应对电催化反应速度的影响 79
4.2.2 电子结构效应在催化反应中的应用 81
4.2.3 表面结构效应对电催化反应速度的影响 87
4.2.4 表面结构效应在催化反应中的应用 88
4.2.5 总结和展望 93
4.3 纳米粒子的组成对电催化反应的影 93
4.3.1 析氧催化（OER） 材料 93
4.3.2 析氢催化（HER） 材料 96
4.3.3 氧还原催化（ORR） 材料 97
4.3.4 二氧化碳还原催化材料 98
4.3.5 氮还原反应材料 100
4.4 催化剂载体对电催化反应的影 102
4.4.1 催化剂载体的主要作用 102
4.4.2 载体的组成对催化剂性能的影响 105
4.4.3 载体的形貌对催化剂性能的影响 106
4.4.4 总结 107
思考 108
拓 109
参考文 110
第5 章 纳米催化材料在电解水中的 应 113
5.1 电解水技术简 113
5.2 电解水反应机 114
5.2.1 HER 114
5.2.2 OER 117
5.2.3 HER 和OER 性能评价标准 120
5.3 HER 的纳米催化 123
5.3.1 贵金属基催化剂 123
5.3.2 非贵金属基催化剂 127
5.3.3 非金属基催化剂 137
5.4 OER 的纳米催化 138
5.4.1 贵金属基催化剂 138
5.4.2 3d 过渡金属基催化剂 141
5.4.3 非金属基催化剂 151
思考 151
参考文 152
第6 章 纳米催化材料在燃料电池中的 应 154
6.1 燃料电池的概述和分 154
6.1.1 质子交换膜燃料电池简介 156
6.1.2 碱性燃料电池简介 158
6.1.3 直接液体燃料电池简介 159
6.1.4 熔融碳酸盐燃料电池简介 161
6.1.5 固体氧化物燃料电池简介 162
6.2 燃料电池的性能表 163
6.2.1 燃料电池性能 163
6.2.2 单电池测试技术 165
6.2.3 催化剂的电催化性能 166
6.2.4 催化剂的耐久性 169
6.3 燃料电池的电催化机 171
6.3.1 阳极电催化机理 171
6.3.2 阴极电催化机理 173
6.4 燃料电池的纳米催化材 175
6.4.1 铂基纳米催化剂 175
6.4.2 非铂基纳米催化剂 190
思考 198
参考文 199
第7 章 纳米催化材料在二次电池中的应 201
7.1 纳米催化材料在金属空气电池中的应 201
7.1.1 金属- 空气电池概述 201
7.1.2 金属- 空气电池的充放电机理 203
7.1.3 金属- 空气电池的负极材料 205
7.1.4 金属- 空气电池的电解液 206
7.1.5 金属- 空气电池的正极 207
7.2 金属- 硫电池 219
7.2.1 金属- 硫电池概述 219
7.2.2 金属- 硫电池的电催化反应原理 220
7.2.3 硫电极纳米催化剂 223
思考 233
参考文 233
第8 章 工业电催 236
8.1 工业电催化基 236
8.1.1 催化剂 237
8.1.2 催化反应器 238
8.2 氯碱工业电催 240
8.2.1 氯碱工业过程电催化 240
8.2.2 析氯阳极电催化 242
8.2.3 析氢阴极电催化 244
8.3 电沉积与电 245
8.3.1 湿法电冶金工业概述 245
8.3.2 镍钴电沉积 246
8.3.3 锌的电沉积 247
8.3.4 铝的熔盐电解 252
8.4 新能源产业电催 256
8.4.1 锂离子二次电池材料 256
8.4.2 燃料电池 259
8.4.3 新能源领域催化的发展趋势 261
8.5 新型电催化反应的工业化进 262
8.5.1 水电解反应 263
8.5.2 氧还原反应 264
8.5.3 电化学N2 还原反应 264
8.5.4 二氧化碳的电化学还原反应 264
8.6 展 265
思考 265
参考文 266
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| 內容試閱：
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前 言
在当今日新月异的科技世界中，纳米科学与技术的飞速发展正引领着材料科学、化学、能源及环境科学等多个领域迈向新的高度。其中，由于纳米催化材料独特的物理化学性质，其在电化学应用中表现出传统催化剂所不具备的高活性、高选择性和高稳定性，展现出非凡的产业化潜力和价值。正是在这样的背景下，本书应运而生，旨在为读者提供一份全面、系统、深入的纳米催化材料与电化学应用的学习指南。
本书首先介绍了纳米催化材料的基本概念、特性及其制备方法，全面而系统地归纳了纳米催化材料的特性、合成、表征方面的基础知识，使读者能够深入理解纳米催化材料的独特之处和制备要点。在此基础上，本书进一步探讨了纳米催化材料在电化学领域中的广泛应用，通过具体的研究工作，展示了纳米催化材料在电化学领域中的巨大潜力和实际应用价值。
全书共分8 章，第1 章介绍了纳米催化材料的基本概念及特性，包括纳米材料发展历史、结构特性及纳米催化剂的优势。第2 章概述了纳米催化材料的合成方法，包括化学合成和物理合成方法。第3 章介绍了纳米催化材料的表征，包括形貌表征、成分表征、结构组成分析。第4 章介绍了电催化基本原理，包括表面结构、粒子组成以及催化剂载体对电催化反应的影响。第5~8 章分别阐述了纳米催化材料在电解水、燃料电池、二次电池、工业电催化等方面的应用。
在编写过程中，我们力求做到内容全面、系统、深入，同时注重理论与实践相结合。我们不仅介绍了纳米催化材料的基础知识和理论，还通过大量的实验数据和案例分析，让读者能够更直观地了解纳米催化材料在电化学领域中的应用。此外，我们还特别注重教材的实用性和可操作性，为读者提供了丰富的实验指导和操作技巧，使读者能够在实际操作中更好地掌握纳米催化材料与电化学应用的知识和技能。
我们希望通过本书，能够为广大读者提供一本全面、系统、深入的纳米催化材料与电化学应用的教材。无论是对于从事纳米催化材料与电化学应用研究的科研工作者，还是对于对这一领域感兴趣的学者或学生，我们都希望能够通过本书，激发他们对纳米催化材料与电化学应用的兴趣和热情，共同推动这一领域的持续发展和创新。
编者
2024 年8 月
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