纳米材料电化学 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

适读人群 ：本书可以作为纳米材料、电化学技术科学研究人员的参考书。
本书是一本全面介绍纳米材料的电化学制备方法和其他制备方法的著作，包括储能纳米复合材料、电池及太阳能电池、传感器等各个领域。

内容简介

　　《纳米材料电化学》共12章，重点介绍电化学在制造业的重要性及电化学在许多纳米结构材料、工艺、制备中的功能性，主要介绍自组织阳极氧化过程制备高有序多孔阳极氧化铝、电化学技术合成纳米结构材料、自上而下法制备纳米图形化电极、模板法合成磁性纳米线阵列、一维纳米结构电化学传感器、振荡电沉积法制备自组织层状纳米结构、纳米晶材料的电化学腐蚀行为、锂离子电极材料力学完整性的纳米工程、机械合金化制备纳米结构储氢材料、纳米钛氧化物的能量存储和转换、基于纳米材料的DNA生物传感器、金属纳米颗粒在电分析领域的应用。本书可以作为纳米材料、电化学技术科学研究人员的参考书。

作者简介

李屹，华南理工大学材料工程学院，副教授，纳米材料领域专家，致力于储能纳米复合材料和电池及太阳能电池的光电化学研究，对传感器等也有科研成果。

精彩书评

多角度学习纳米材料电化学的书，很值得学习。

目录

序一
序二
前言
贡献者列表
1　自组织阳极氧化过程制备高有序多孔阳极氧化铝1
　1.1　引言1
　1.2　铝的阳极氧化和多孔阳极氧化铝结构4
　1.3　自组织多孔阳极氧化铝的形成动力学19
　1.4　高有序多孔阳极氧化铝的自组织生长和预刻印诱导生长34
　1.5　PAA模板法制备纳米结构62
　参考文献69
2　电化学技术合成纳米结构材料89
　2.1　引言89
　2.2　阳极合成90
　2.3　阴极合成106
　2.4　结束语124
　参考文献125
3　自上而下法制备纳米图形化电极138
　3.1　引言138
　3.2　选择纳米电极制备方法的注意事项139
　3.3　自上而下法制备纳米电极140
　3.4　应用151
　3.5　结论152
　参考文献153
4　模板法合成磁性纳米线阵列155
　4.1　引言155
　4.2　电化学合成纳米线156
　4.3　电沉积纳米线的物理性质167
　4.4　总结171
　参考文献171
5　一维纳米结构电化学传感器175
　5.1　引言175
　5.2　模板法制备纳米线/管175
　5.3　电化学阶梯边缘法180
　5.4　电化学刻蚀/沉积制备原子金属线182
　5.5　未来前景和有潜力的技术185
　5.6　结束语186
　参考文献187
6　振荡电沉积法制备自组织层状纳米结构190
　6.1　简介190
　6.2　Pt电极H2O2还原的振荡电流194
　6.3　纳米周期Cu-Sn合金多层膜195
　6.4　纳米尺度层状结构铁族合金198
　6.5　其他系统200
　6.6　总结202
　参考文献202
7　纳米晶材料的电化学腐蚀行为207
　7.1　引言207
　7.2　纳米晶材料的电化学腐蚀行为207
　7.3　结论221
　参考文献222
8　锂离子电极材料力学完整性的纳米工程224
　8.1　引言224
　8.2　电化学循环和电极的破坏224
　8.3　纳米结构阳极材料的电化学特性231
　8.4　内部应力和Li阳极开裂模型236
　8.5　结论和未来展望240
　参考文献240
9　机械合金化制备纳米结构储氢材料243
　9.1　引言243
　9.2　氢化物电极和Ni-MH电池基本概念248
　9.3　储氢系统概述249
　9.4　电性能260
　9.5　Ni-MH电池封装263
　9.6　结论264
　参考文献264
10　纳米钛氧化物的能量存储和转换267
　10.1　引言267
　10.2　纳米二氧化钛粉体的制备268
　10.3　其他的TiO2纳米结构269
　10.4　制备纳米Li4Ti5O12271
　10.5　纳米Li4Ti5O12尖晶石在储能装置中的应用271
　10.6　太阳能转换用纳米锐钛矿型TiO2275
　10.7　结论279
　参考文献279
11　基于纳米材料的DNA生物传感器282
　11.1　引言282
　11.2　DNA生物传感器与纳米材料283
　11.3　结论296
　参考文献298
12　金属纳米颗粒在电分析领域的应用303
　12.1　引言303
　12.2　电分析的应用307
　12.3　未来的展望315
　参考文献315
主要名词322

前言/序言

电化学和纳米科技的结合通常可以分为两个方向：纳米科技在电化学中的应用以及电化学在纳米科技中的应用。尽管从题目上看本书更倾向于前者，但本书的基本理念是力图将这两个方向相结合，从而形成“电化学纳米科技”这一提法。由于相关领域的研究内容浩如烟海，为了引起读者的兴趣以及避免泛泛而谈，我们在本书中精选了一些研究主题并围绕这些主题进行了重点探讨。我们认为，本书可以为读者提供一个全面的视角，从而更好地了解该领域。在过去的几十年里，各专业领域获得了快速的发展，而现在则迎来了跨学科研究和各领域间合作的时期。时至今日，作为一个成功的研究团队，其所进行的研究工作不仅在本领域内是至关重要的，在其他领域也需具有重要意义。以纳米科技为例，这一新兴研究领域之所以取得了巨大成功，其中一个很重要的原因是其研究成果获得了其他领域研究人员的兴趣和关注。
我们之所以在此反复强调“电化学纳米科技”，原因在于这一领域内存在大量有趣的研究内容以及各种极为重要的概念。由于电化学法可以低成本、高效率地合成各种纳米结构，因而目前纳米科技领域的众多研究团队也对电化学领域产生了普遍兴趣。这一新趋势的出现可以归因于其所采用的方法，而利用这些方法也可以进行各种基础研究。由于电化学在方法应用以及基础研究等众多领域获得了广泛应用，因而我们并不能简单地将其归为化学的一个分支。例如，当我们对化学系统中的混沌动力学过程进行研究时，构建一般模型的手段是利用电化学振荡：其可控化参数及系统响应形式均可通过电化学装置来进行设定，而在纳米科技领域也是同样的情况。
作者本人次接触纳米领域时研究方向为电化学，当然，并非因为纳米领域太过于热门，实际上在那个时期纳米领域的度并不高。当时，我在研究电化学振荡时注意到了一个经典的理论：电极表面的电位分布是不均匀的，因而我就想，如果能寻找合适方法来检测电极表面的局部电流，那一定非常有趣。随后，扫描电化学显微镜（SECM）的出现为这一目标的实现铺平了道路。此外，当我尝试用碳纳米管作为锂电池的阳极材料时，由于石墨层间的固态扩散非常缓慢，我曾考虑过制备石墨烯片（不像纳米管那样卷曲）。虽然这些想法并没有完全实现，但却反映了电化学领域中的纳米科技需求，可见，纳米尺度在电化学系统中扮演了必不可少的角色。
SECM通常被认为是一种扫描探针显微镜（SPM），电化学家们通常对其非常感兴趣。事实上，SECM是在SPM的基础上研制的，其除了可以作为SPM来使用，还可以对电化学/化学过程进行控制（当然，我们并非在此讨论各种市售显微镜的功能，而是主要讨论所涉及的概念）。令人感到遗憾的是，非电化学工作者由于担心不寻常的电化学过程会影响实验结果，因而很少使用SECM。因此，进行科研合作是非常必要的，这一过程蕴藏良机。例如之前所提到的应用电解法来使石墨电极逐层剥离从而制备石墨烯片，我们就可以在应用电化学方法研究这些纳米材料的过程中获得极大的科研机会，相比之下要远高于研究其具体应用。近来，一些先进的研究方法例如快速伏安法为表面电化学领域的研究提供了新的机会，其主要可以应用于纳米结构的识别。
Richard Alkire对电化学在纳米科技领域的应用历程进行了很好的阐述，并基于这一主题来对本书内容进行了总结。本书将主要围绕电化学纳米科技领域来进行讨论，研究如何将纳米材料应用于电化学系统中。Yury Gogotsi和Patrice Simon对纳米科技在日常生活中的迅猛发展进行了探讨，而电化学在相关应用领域中扮演了重要角色，同时，其也论述了纳米科技在现代电化学领域的需求（例如化学电源）。然而，目前纳米科技与电化学领域间仍缺乏足够的互动。本书将针对电化学系统中构建纳米结构的重要性，以及电化学方法合成纳米结构的重要价值进行论述。
各位读者可能会问为什么你要反复不断的强调“电化学纳米科技”，但本书内容却没有对这一领域进行详尽的涵盖。事实上，本书的写作初衷就是对特定领域内的热点问题进行综述，因为通常情况下，发表于学术期刊上的综述文章不是过于笼统就是过于专业，很难达到合适的要求。在这一领域内，电化学材料科学由于具有庞大的读者群，成为了引人注目的研究方向。在电化学相关文献中有很多研究都是跟材料科学相关的，而很多电化学研究结果也会在材料科学文献中进行报道。由于电化学过程（应用与合成领域）具有相似性，因而使不同的研究小组熟悉相似的系统是非常重要的。因此，为了解决多方面的问题，本书选取了众多读者感兴趣的研究主题来进行了论述。
如今，快速发展的电化学纳米科技领域所关注的重点，或许是寻找一种新的思维方法。虽然每一个科学领域都有其自己的科研术语，但是重要的并不是独特的术语，而是形成一致的思维方法。这种协调一致的努力可以促进科学界的统一，从而使各研究领域得到进步。在电化学纳米科技领域，具有不同培训经历和思维方法的研究人员正越来越多地参与进来，这对于整个领域的长期发展是极为有益的。
虽然在此之前已有类似的书籍出版，但我们相信很多致力于将自己的研究领域同“电化学纳米科技”领域相结合的研究小组都会对本书非常感兴趣。借助于电化学纳米科技，他们不仅可以更好地来解决自己领域内的问题，同时还可以提高电化学纳米科技解决问题的能力。
电化学纳米科技领域包罗万象，因此我们邀请了该领域内不同研究方向的研究人员来参与本书的写作工作。他们的研究成果展示了电化学纳米科技领域的新研究进展和挑战。虽然本书作者具有不同的研究背景（电化学或材料科学），但却拥有一个共同的信念：电化学和纳米科技之间的本质联系之前一直被忽视，而现在是解决这一问题的时候了。
非常荣幸可以请到三位广受尊敬的科学家来为本书撰写两篇序言，作为一名的电化学专家，Richard Alkire因在电化学基础理论方面的巨大贡献而被人们所熟知，此外，其在电化学纳米科技基础领域也做出了很大贡献，尤其是在电沉积等方面。
Yury Gogotsi是的纳米材料科学家，其针对各种类型的纳米材料进行了很多开创性的工作，尤其是碳质纳米材料领域。他和Patrice Simon之间的合作就是纳米材料与电化学相结合的典型范例，但之前很少有人提到这一点。
后，我想对WILEY-VCH出版社的编辑们表示感谢，感谢他们选中了本书所关注的主题以及在出版过程中所做的努力，他们对本书的终出版起到了重要作用。
我真诚希望本书内容可以对读者的研究工作起到促进作用。

Ali Eftekhari
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