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| 內容簡介： |
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本书根据作者多年从事非晶纳米材料研究的成果编写而成，系统介绍了非晶纳米材料的制备、表征与应用。第1章主要介绍非晶纳米材料的本质特征、发展历程及普适制备方法；第2章与第3章从表征技术的角度，探讨了非晶纳米材料的原位结构、电子态与缺陷；第4～7章分别介绍零维、一维、二维、三维非晶纳米材料制备方法；第8章阐述非晶涂层和非晶 -晶体复合纳米材料的合成；第9～13章介绍非晶纳米材料在电催化、电池、超级电容器、光催化与工程领域的应用。本书可供从事纳米材料研究的科研人员参考，也可供电催化、光催化、电化学储能等相关领域的人员阅读。
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| 關於作者： |
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郭林，教授，博士生导师，长江学者特聘教授，国家杰出青年基金获得者，新世纪百千万工程国家人选，享受国务院政府特殊津贴。曾任北京航空航天大学大学化学学院副院长（2008.06-2016.05）、常务副院长（2016.06-2020.03）。技部重点研发项目首席科学家。获国家自然科学二等奖1项，自然科学一等奖1项。荣获全国优秀教师、宝钢优秀教师奖、北京市高校优秀共产党员、北京市有突出贡献的科学、技术、管理人才、北京市优秀教师、北京市优秀研究生指导教师，Royal Society of Chemistry Dalton Horizon Prize（全球2人）。中国化学会会士，Royal Society of Chemistry会士，中国颗粒学会理事，中国高科技产业化研究会委员，Nano Research、Science China Materials等期刊编委。近年来主持包括重点研发计划、基金委重点项目、国防基础科研项目在内的国家、省部级项目30余项。在Science、Nature、Nat.Catal.、Nat.Mater.、JACS、Angew.Chem.Int.Ed.、PNAS、Chem.Rev.等国际重要期刊发表SCI论文450余篇，他引23000余次，入选科睿唯安、爱思唯尔高被引学者。申请专利40余项，授权专利38项。
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| 目錄：
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第1章 绪论001
1.1 非晶材料概述002
1.2 非晶材料与晶体的结构差异003
1.2.1 晶体和准晶体004
1.2.2 非晶材料005
1.3 非晶材料的历史006
1.3.1 晶体学的建立007
1.3.2 非晶材料的启蒙008
1.3.3 现代非晶材料1——无定形单质材料008
1.3.4 现代非晶材料2——金属玻璃材料009
1.3.5 现代非晶材料3——非传统非晶纳米材料0 1 1
1.4 非晶纳米材料的生长机制012
1.4.1 经典成核理论012
1.4.2 非晶参与的多步骤转化机制013
1.4.3 溶液中的复杂生长过程014
1.5 总结与展望015
参考文献016
第2章 非晶纳米材料的原子结构和电子态表征技术017
2.1 球差校正透射电子显微镜018
2.1.1 引言018
2.1.2 球差校正透射电子显微镜的发展历史018
2.1.3 电子能量损失谱022
2.1.4 原位球差透射电子显微镜表征非晶纳米材料的实例025
2.1.5 展望030
2.2 X射线吸收精细结构光谱031
2.2.1 引言 031
2.2.2 扩展 X射线吸收精细结构 031
2.2.3 X射线吸收近边结构 034
2.2.4 在非晶纳米材料表征中的应用 035
2.2.5 展望 039
参考文献 040
第3章 非晶纳米材料的缺陷表征 045
3.1 引言 046
3.2 正电子湮没谱 048
3.3 电子顺磁共振 053
3.4 光致发光光谱 059
3.5 总结与展望 063
参考文献 064
第4章 零维非晶纳米材料的合成 067
4.1 引言 068
4.2 自下而上法 068
4.2.1 溶液化学法 068
4.2.2 热处理法 075
4.2.3 其他方法 079
4.3 自上而下法 081
4.4 总结与展望 083
参考文献 083
第5章 一维非晶纳米材料的合成 085
5.1引言 086
5.2 水热 /溶剂热法 087
5.3 化学沉淀法 090
5.4 电化学沉积法 094
5.5 模板法 096
5.6 其他合成方法 099
5.7 总结与展望 104
参考文献 104
第6章 二维非晶纳米材料的合成 107
6.1 引言 108
6.2 热分解法 109
6.3 剥离法 111
6.4 沉积法 113
6.4.1 物理气相沉积法 113
6.4.2 电沉积法 114
6.5 化学沉淀法 116
6.6 模板法 118
6.7 相变法 120
6.8 溶胶-凝胶法 121
6.9 元素掺杂法 122
6.10 总结与展望 123
参考文献 124
第7章 三维非晶纳米材料的合成 127
7.1引言 128
7.2 模板法 128
7.2.1 配位刻蚀法 128
7.2.2 酸 /碱刻蚀法 131
7.2.3 氧化还原刻蚀法 133
7.2.4 自模板法 134
7.3 电化学方法 136
7.4 水热 /溶剂热法 137
7.5 常规溶液法 138
7.6 激光 /超声辅助溶液法 139
7.7 其他合成方法 140
7.8 总结与展望 142
参考文献 142
第8章 非晶涂层和非晶 -晶体复合纳米材料的合成 147
8.1 引言 148
8.2 通过原子层沉积制备的非晶涂层纳米材料 149
8.2.1 非晶金属氧化物涂层 149
8.2.2 非晶金属氟化物涂层 151
8.3 非晶壳层纳米材料 151
8.3.1 一维非晶壳层纳米材料 151
8.3.2 二维非晶壳层纳米材料 156
8.3.3 三维非晶壳层纳米材料 160
8.4 非晶 -晶体复合纳米材料 165
8.4.1 二维非晶 -晶体复合纳米材料 165
8.4.2 三维非晶 -晶体复合纳米材料 167
8.5 总结与展望 170
参考文献 171
第9章 非晶纳米材料在电催化中的应用 175
9.1 引言 176
9.2 电催化基础 177
9.3 非晶纳米材料作为水分解反应的电催化剂 178
9.3.1 非晶纳米材料在 HER中的应用 178
9.3.2 非晶纳米材料在 OER中的应用 186
9.3.3 非晶纳米材料在 ORR中的应用 195
9.3.4 非晶纳米材料在 CRR中的应用 197
9.3.5 非晶纳米材料在 NRR中的应用 198
9.3.6 非晶纳米材料作为双功能电催化剂 198
9.4 总结与展望 202
参考文献 203
第10章 非晶纳米材料在电池中的应用 209
10.1 引言 210
10.2 电池负极材料 210
10.2.1 非晶磷化合物 210
10.2.2 非晶硅复合物 214
10.2.3 非晶过渡金属氧化物 219
10.2.4 非晶碳 227
10.3 电池正极材料 232
10.3.1 非晶磷酸铁 232
10.3.2 非晶钒基氧化物 235
10.3.3 非晶金属多硫化物 236
10.4 总结与展望 239
参考文献 240
第11章 非晶纳米材料在超级电容器中的应用247
11.1 引言248
11.2 双电层电容器（EDLC） 249
11.3 赝电容器254
11.3.1 非晶金属氧化物254
11.3.2 非晶金属硫化物262
11.3.3 其他非晶纳米材料266
11.4 总结与展望268
参考文献268
第12章 非晶纳米材料在光催化中的应用271
12.1 引言272
12.2 光催化降解273
12.3 光催化水分解277
12.4 光电催化280
12.5 非晶纳米材料在光催化中作为助催化剂282
12.6 光催化中的其他应用284
12.7 总结与展望286
参考文献287
第13章 非晶纳米材料的工程应用289
13.1 引言290
13.2 非晶纳米材料的力学性能290
13.2.1 非晶合金/ 金属291
13.2.2 非晶非金属材料296
13.3 非晶材料的力学性能增强策略299
13.3.1 引入微/ 纳米第二相299
13.3.2 引入微/ 纳米非均匀性304
13.3.3 表面改性305
13.3.4 非晶基复合材料306
13.4 总结与展望311
参考文献312
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| 內容試閱：
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纵观人类科技发展历程，新技术的诞生往往依赖于新材料的发现与改良。从远古时期的骨、石、陶瓷、金属材料，到现代持续发展的高性能塑料、合金与纳米材料，各类材料在人类文明进程中均留下了深刻的印记。相较于基本单元呈周期性排列的传统晶体材料，非晶材料具有短程有序、长程无序的结构特征。由于不存在晶界、晶体缺陷、偏析现象与各向异性，非晶材料展现出宏观均匀性与各向同性。以非晶合金为例，其具有类似玻璃的独特无序结构，兼具金属与玻璃的特性，因而具备独特的物理、化学及力学性能。
在力学强度方面，非晶合金具备高强度、高硬度、高耐磨性、耐腐蚀性、高抗疲劳性、低弹性模量以及大弹性应变极限等特性，在工程力学、生物医学与航空航天领域具有广阔的应用潜力。除力学性能外，非晶材料因其表面高度不饱和中心与化学结构环境中的均相催化中心，不仅是优秀的模型催化剂，还在实际催化过程中大放异彩，受到学界与工业界的广泛关注。此外，纳米材料作为一类新型功能材料，其结构至少有一个维度处于纳米尺度。自 20世纪末以来，纳米材料的持续发展已成为材料科学领域最重大进展之一。由于特征尺寸与电子的德布罗意波长相近，电子在纳米材料中的运动受到限制，能量状态由连续变为离散能级，从而衍生出诸多新的物理与化学性质，引起了科学界的高度关注。近年来，两者结合所衍生出的非晶纳米材料逐渐进入研究视野，并在催化、储能、力学等领域展现出与晶体纳米材料相当甚至更为优异的性能。
尽管大量研究已证实非晶纳米材料作为新兴材料在众多领域具有广阔应用前景，但其发展仍处于起步阶段，诸多科学与技术问题亟待解决。例如，尽管普遍认为非晶材料具有短程有序性，但即便在电子显微镜技术高度发达的今天，其原子排列形式仍难以精确确定。此外，由于非晶材料内部结构的长程无序性，控制其生长模式并获得具有规则形态的特定结构颇具挑战。现有的单一制备方法仅能获得某些特定结构的非晶纳米材料，普适性合成方法的缺乏难以满足对非晶材料性能调控的研究需求。再者，非晶纳米材料中的原子无序性提供了大量不饱和中心，理论上这些丰富的活性位点应使非晶纳米材料的催化性能远超晶体纳米材料，但目前相关研究尚未达成这一预期。
本书在确保内容完整性的基础上，结合作者多年从事非晶纳米材料制备、表征与应用研究的实践经验编写而成。本书既阐述了非晶纳米材料制备技术的最新进展，又介绍了其在多个领域的应用。书中注重研究思路与方法的阐释，旨在帮助读者全面了解非晶纳米材料，掌握其制备原理、应用范围及现存的技术瓶颈，为后续开展创新研究提供助力。
本书共分为 13章，各章主要内容如下：
第1章主要介绍非晶纳米材料的本质特征、发展历程及普适制备方法；第2章与第3章从表征技术的角度，探讨非晶纳米材料的原位结构、电子态与缺陷；第4～7章介绍零维至三维非晶纳米材料制备方法的最新进展；第8章阐述非晶涂层、非晶 -晶体复合纳米材料的主要制备方法与结构特点；第9～13章介绍非晶纳米材料在催化、电化学储能与力学工程领域的应用。
在此，我要特别感谢我的课题组成员，他们在科学研究以及本书的撰写和修订过程中做出了贡献：李丽东、康建新、杨修逸、赵赫威、佴建威、王晓天、杨钊、邱肖艺、杨杰、蔡智、张宝红、贾彬彬、余建、张彦、刘聚哲、牛小刚、邓乐庆、陈翔宇、李逢时等。我还要感谢田永君教授、唐智勇教授、杨世和教授、韩晓东教授、王训教授、张静教授、罗毅教授、段镶锋教授、 Nicholas Kotov教授、刘利民教授、李晓东教授、谷林教授和 Robert Ritchie教授、周苇、王广胜、王华、朱禹杰等在科研合作中给予的大力支持和帮助。我还要衷心感谢国家自然科学基金重点项目（51532001）的资助。
江雷教授、李亚栋教授、张洪杰教授、李玉良教授、于吉红教授与李景虹教授对本书提出了宝贵的意见与建议，在此一并致以诚挚的谢意。还要感谢出版社及其编辑在本书出版过程中给予的热心协助。本书谨献给从事非晶纳米材料研究的科研人员、学生以及企业界人士。鉴于非晶纳米材料领域发展迅速，新知识、新理论不断涌现，加之作者水平有限，书中难免存在疏漏之处，恳请各位专家与读者批评指正，以便及时修订完善。
北京航空航天大学
2021年1月17日
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