納米材料電化學 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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☆☆☆☆☆

[美] 阿裏·埃夫特哈利（Ali Eftekhari）　 編

圖書標籤:

• 納米材料
• 電化學
• 材料科學
• 能源
• 傳感器
• 催化
• 儲能
• 納米技術
• 電化學儲能
• 界麵科學

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122274588

版次：1

商品編碼：12028239

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：326

字數：482000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書可以作為納米材料、電化學技術科學研究人員的參考書。
本書是一本全麵介紹納米材料的電化學製備方法和其他製備方法的著作，包括儲能納米復閤材料、電池及太陽能電池、傳感器等各個領域。

內容簡介

　　《納米材料電化學》共12章，重點介紹電化學在製造業的重要性及電化學在許多納米結構材料、工藝、製備中的功能性，主要介紹自組織陽極氧化過程製備高有序多孔陽極氧化鋁、電化學技術閤成納米結構材料、自上而下法製備納米圖形化電極、模闆法閤成磁性納米綫陣列、一維納米結構電化學傳感器、振蕩電沉積法製備自組織層狀納米結構、納米晶材料的電化學腐蝕行為、鋰離子電極材料力學完整性的納米工程、機械閤金化製備納米結構儲氫材料、納米鈦氧化物的能量存儲和轉換、基於納米材料的DNA生物傳感器、金屬納米顆粒在電分析領域的應用。本書可以作為納米材料、電化學技術科學研究人員的參考書。

作者簡介

李屹，華南理工大學材料工程學院，副教授，納米材料領域專傢，緻力於儲能納米復閤材料和電池及太陽能電池的光電化學研究，對傳感器等也有科研成果。

精彩書評

多角度學習納米材料電化學的書，很值得學習。

目錄

序一
序二
前言
貢獻者列錶
1　自組織陽極氧化過程製備高有序多孔陽極氧化鋁1
　1.1　引言1
　1.2　鋁的陽極氧化和多孔陽極氧化鋁結構4
　1.3　自組織多孔陽極氧化鋁的形成動力學19
　1.4　高有序多孔陽極氧化鋁的自組織生長和預刻印誘導生長34
　1.5　PAA模闆法製備納米結構62
　參考文獻69
2　電化學技術閤成納米結構材料89
　2.1　引言89
　2.2　陽極閤成90
　2.3　陰極閤成106
　2.4　結束語124
　參考文獻125
3　自上而下法製備納米圖形化電極138
　3.1　引言138
　3.2　選擇納米電極製備方法的注意事項139
　3.3　自上而下法製備納米電極140
　3.4　應用151
　3.5　結論152
　參考文獻153
4　模闆法閤成磁性納米綫陣列155
　4.1　引言155
　4.2　電化學閤成納米綫156
　4.3　電沉積納米綫的物理性質167
　4.4　總結171
　參考文獻171
5　一維納米結構電化學傳感器175
　5.1　引言175
　5.2　模闆法製備納米綫/管175
　5.3　電化學階梯邊緣法180
　5.4　電化學刻蝕/沉積製備原子金屬綫182
　5.5　未來前景和有潛力的技術185
　5.6　結束語186
　參考文獻187
6　振蕩電沉積法製備自組織層狀納米結構190
　6.1　簡介190
　6.2　Pt電極H2O2還原的振蕩電流194
　6.3　納米周期Cu-Sn閤金多層膜195
　6.4　納米尺度層狀結構鐵族閤金198
　6.5　其他係統200
　6.6　總結202
　參考文獻202
7　納米晶材料的電化學腐蝕行為207
　7.1　引言207
　7.2　納米晶材料的電化學腐蝕行為207
　7.3　結論221
　參考文獻222
8　鋰離子電極材料力學完整性的納米工程224
　8.1　引言224
　8.2　電化學循環和電極的破壞224
　8.3　納米結構陽極材料的電化學特性231
　8.4　內部應力和Li陽極開裂模型236
　8.5　結論和未來展望240
　參考文獻240
9　機械閤金化製備納米結構儲氫材料243
　9.1　引言243
　9.2　氫化物電極和Ni-MH電池基本概念248
　9.3　儲氫係統概述249
　9.4　電性能260
　9.5　Ni-MH電池封裝263
　9.6　結論264
　參考文獻264
10　納米鈦氧化物的能量存儲和轉換267
　10.1　引言267
　10.2　納米二氧化鈦粉體的製備268
　10.3　其他的TiO2納米結構269
　10.4　製備納米Li4Ti5O12271
　10.5　納米Li4Ti5O12尖晶石在儲能裝置中的應用271
　10.6　太陽能轉換用納米銳鈦礦型TiO2275
　10.7　結論279
　參考文獻279
11　基於納米材料的DNA生物傳感器282
　11.1　引言282
　11.2　DNA生物傳感器與納米材料283
　11.3　結論296
　參考文獻298
12　金屬納米顆粒在電分析領域的應用303
　12.1　引言303
　12.2　電分析的應用307
　12.3　未來的展望315
　參考文獻315
主要名詞322

前言/序言

電化學和納米科技的結閤通常可以分為兩個方嚮：納米科技在電化學中的應用以及電化學在納米科技中的應用。盡管從題目上看本書更傾嚮於前者，但本書的基本理念是力圖將這兩個方嚮相結閤，從而形成“電化學納米科技”這一提法。由於相關領域的研究內容浩如煙海，為瞭引起讀者的興趣以及避免泛泛而談，我們在本書中精選瞭一些研究主題並圍繞這些主題進行瞭重點探討。我們認為，本書可以為讀者提供一個全麵的視角，從而更好地瞭解該領域。在過去的幾十年裏，各專業領域獲得瞭快速的發展，而現在則迎來瞭跨學科研究和各領域間閤作的時期。時至今日，作為一個成功的研究團隊，其所進行的研究工作不僅在本領域內是至關重要的，在其他領域也需具有重要意義。以納米科技為例，這一新興研究領域之所以取得瞭巨大成功，其中一個很重要的原因是其研究成果獲得瞭其他領域研究人員的興趣和關注。
我們之所以在此反復強調“電化學納米科技”，原因在於這一領域內存在大量有趣的研究內容以及各種極為重要的概念。由於電化學法可以低成本、高效率地閤成各種納米結構，因而目前納米科技領域的眾多研究團隊也對電化學領域産生瞭普遍興趣。這一新趨勢的齣現可以歸因於其所采用的方法，而利用這些方法也可以進行各種基礎研究。由於電化學在方法應用以及基礎研究等眾多領域獲得瞭廣泛應用，因而我們並不能簡單地將其歸為化學的一個分支。例如，當我們對化學係統中的混沌動力學過程進行研究時，構建一般模型的手段是利用電化學振蕩：其可控化參數及係統響應形式均可通過電化學裝置來進行設定，而在納米科技領域也是同樣的情況。
作者本人次接觸納米領域時研究方嚮為電化學，當然，並非因為納米領域太過於熱門，實際上在那個時期納米領域的度並不高。當時，我在研究電化學振蕩時注意到瞭一個經典的理論：電極錶麵的電位分布是不均勻的，因而我就想，如果能尋找閤適方法來檢測電極錶麵的局部電流，那一定非常有趣。隨後，掃描電化學顯微鏡（SECM）的齣現為這一目標的實現鋪平瞭道路。此外，當我嘗試用碳納米管作為鋰電池的陽極材料時，由於石墨層間的固態擴散非常緩慢，我曾考慮過製備石墨烯片（不像納米管那樣捲麯）。雖然這些想法並沒有完全實現，但卻反映瞭電化學領域中的納米科技需求，可見，納米尺度在電化學係統中扮演瞭必不可少的角色。
SECM通常被認為是一種掃描探針顯微鏡（SPM），電化學傢們通常對其非常感興趣。事實上，SECM是在SPM的基礎上研製的，其除瞭可以作為SPM來使用，還可以對電化學/化學過程進行控製（當然，我們並非在此討論各種市售顯微鏡的功能，而是主要討論所涉及的概念）。令人感到遺憾的是，非電化學工作者由於擔心不尋常的電化學過程會影響實驗結果，因而很少使用SECM。因此，進行科研閤作是非常必要的，這一過程蘊藏良機。例如之前所提到的應用電解法來使石墨電極逐層剝離從而製備石墨烯片，我們就可以在應用電化學方法研究這些納米材料的過程中獲得極大的科研機會，相比之下要遠高於研究其具體應用。近來，一些先進的研究方法例如快速伏安法為錶麵電化學領域的研究提供瞭新的機會，其主要可以應用於納米結構的識彆。
Richard Alkire對電化學在納米科技領域的應用曆程進行瞭很好的闡述，並基於這一主題來對本書內容進行瞭總結。本書將主要圍繞電化學納米科技領域來進行討論，研究如何將納米材料應用於電化學係統中。Yury Gogotsi和Patrice Simon對納米科技在日常生活中的迅猛發展進行瞭探討，而電化學在相關應用領域中扮演瞭重要角色，同時，其也論述瞭納米科技在現代電化學領域的需求（例如化學電源）。然而，目前納米科技與電化學領域間仍缺乏足夠的互動。本書將針對電化學係統中構建納米結構的重要性，以及電化學方法閤成納米結構的重要價值進行論述。
各位讀者可能會問為什麼你要反復不斷的強調“電化學納米科技”，但本書內容卻沒有對這一領域進行詳盡的涵蓋。事實上，本書的寫作初衷就是對特定領域內的熱點問題進行綜述，因為通常情況下，發錶於學術期刊上的綜述文章不是過於籠統就是過於專業，很難達到閤適的要求。在這一領域內，電化學材料科學由於具有龐大的讀者群，成為瞭引人注目的研究方嚮。在電化學相關文獻中有很多研究都是跟材料科學相關的，而很多電化學研究結果也會在材料科學文獻中進行報道。由於電化學過程（應用與閤成領域）具有相似性，因而使不同的研究小組熟悉相似的係統是非常重要的。因此，為瞭解決多方麵的問題，本書選取瞭眾多讀者感興趣的研究主題來進行瞭論述。
如今，快速發展的電化學納米科技領域所關注的重點，或許是尋找一種新的思維方法。雖然每一個科學領域都有其自己的科研術語，但是重要的並不是獨特的術語，而是形成一緻的思維方法。這種協調一緻的努力可以促進科學界的統一，從而使各研究領域得到進步。在電化學納米科技領域，具有不同培訓經曆和思維方法的研究人員正越來越多地參與進來，這對於整個領域的長期發展是極為有益的。
雖然在此之前已有類似的書籍齣版，但我們相信很多緻力於將自己的研究領域同“電化學納米科技”領域相結閤的研究小組都會對本書非常感興趣。藉助於電化學納米科技，他們不僅可以更好地來解決自己領域內的問題，同時還可以提高電化學納米科技解決問題的能力。
電化學納米科技領域包羅萬象，因此我們邀請瞭該領域內不同研究方嚮的研究人員來參與本書的寫作工作。他們的研究成果展示瞭電化學納米科技領域的新研究進展和挑戰。雖然本書作者具有不同的研究背景（電化學或材料科學），但卻擁有一個共同的信念：電化學和納米科技之間的本質聯係之前一直被忽視，而現在是解決這一問題的時候瞭。
非常榮幸可以請到三位廣受尊敬的科學傢來為本書撰寫兩篇序言，作為一名的電化學專傢，Richard Alkire因在電化學基礎理論方麵的巨大貢獻而被人們所熟知，此外，其在電化學納米科技基礎領域也做齣瞭很大貢獻，尤其是在電沉積等方麵。
Yury Gogotsi是的納米材料科學傢，其針對各種類型的納米材料進行瞭很多開創性的工作，尤其是碳質納米材料領域。他和Patrice Simon之間的閤作就是納米材料與電化學相結閤的典型範例，但之前很少有人提到這一點。
後，我想對WILEY-VCH齣版社的編輯們錶示感謝，感謝他們選中瞭本書所關注的主題以及在齣版過程中所做的努力，他們對本書的終齣版起到瞭重要作用。
我真誠希望本書內容可以對讀者的研究工作起到促進作用。

Ali Eftekhari

圖書名稱： 納米材料電化學 圖書簡介： 《納米材料電化學》是一部深入探討納米尺度材料在電化學體係中行為與應用的專著。本書係統梳理瞭納米材料的結構特性、閤成方法及其與電化學過程的相互作用機理，旨在為材料科學、電化學、能源科學以及相關工程技術領域的研究人員、工程師和高年級學生提供全麵的理論指導和實驗參考。 第一部分：納米材料基礎與電化學概述 本書開篇詳盡闡述瞭納米科學的基本概念，重點聚焦於尺寸效應如何顯著改變材料的物理、化學和電學性質。我們首先介紹瞭不同類型的納米結構，包括零維的量子點（QDs）、一維的納米綫和碳納米管、二維的納米片和石墨烯，以及三維的多孔和分級結構。對於每種結構，我們不僅描述瞭其晶體學特徵，還探討瞭錶麵能、量子限域效應和界麵態密度等關鍵參數如何影響其電化學活性。 隨後，本書迴顧瞭電化學的基本原理，特彆是涉及錶麵電荷轉移、雙電層結構、法拉第過程和非法拉第過程的理論模型。著重強調瞭在納米尺度下，傳統電化學理論模型需要進行的修正，例如，由於麯率效應引起的電位分布變化，以及高比錶麵積對電荷傳輸動力學的影響。 第二部分：納米材料的閤成與錶徵 本部分聚焦於構建具有特定形貌和功能的納米材料，並詳細介紹瞭先進的錶徵技術。 在閤成方法方麵，我們涵蓋瞭濕化學法（如溶劑熱法、水熱法、沉澱法）、氣相沉積法（如化學氣相沉積CVD、物理氣相沉積PVD）以及模闆輔助閤成法。對於每種方法，我們都深入分析瞭反應條件（溫度、壓力、pH值、前驅體選擇）對最終納米結構尺寸、形貌和結晶度的精確調控機製。特彆關注瞭在電化學儲能和催化領域至關重要的缺陷工程和錶麵功能化技術，例如摻雜、錶麵包覆和形貌控製對活性位點的設計意義。 錶徵部分，本書結閤電化學應用的需求，係統介紹瞭關鍵的物理化學錶徵手段。透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）被用於結構和形貌的直接成像；X射綫衍射（XRD）用於晶體結構和相位的分析；拉曼光譜和X射綫光電子能譜（XPS）則用於評估材料的化學狀態和錶麵氧化還原行為。對於電化學性能的評估，我們詳細討論瞭循環伏安法（CV）、恒電流充放電法（GCD）、電化學阻抗譜（EIS）的原理、數據解析方法，以及如何利用這些技術來揭示納米材料在電極/電解質界麵的反應動力學和傳質過程。 第三部分：納米材料在關鍵電化學領域的應用 這是本書的核心部分，係統地展示瞭納米材料在現代電化學能源和環境技術中的突破性進展。 1. 儲能器件： 鋰離子電池（LIBs）： 詳細探討瞭納米結構對電池性能的優化作用。對於負極材料（如矽、金屬氧化物），我們分析瞭納米化如何有效緩解體積膨脹，提高離子擴散速率，並穩定固體電解質界麵（SEI）膜。在正極材料方麵，討論瞭核殼結構和高熵氧化物納米顆粒如何提高倍率性能和循環穩定性。 鈉離子/鉀離子電池與固態電池： 拓展到下一代儲能體係，分析瞭納米結構（如隧道結構、層狀結構）如何適應不同離子的嵌入/脫嵌機製，並討論瞭固態電解質界麵（SEI/SSEI）的納米尺度接觸問題及其對界麵電阻的影響。 超級電容器： 重點研究瞭高比錶麵積納米材料（如活性炭、導電聚閤物、過渡金屬氧化物和硫化物）的贋電容和雙電層電容機製。分析瞭納米孔道結構對電解質離子傳輸的限製與促進作用，以及導電網絡構建對提高電荷收集效率的關鍵性。 2. 電催化： 析氧反應（OER）和析氫反應（HER）： 深入剖析瞭納米貴金屬（Pt, Ir, Ru）及其非貴金屬替代物（過渡金屬磷化物、硫化物、氮化物）在酸性、堿性電解液中的催化活性位點。通過DFT計算和原位錶徵，解釋瞭納米尺寸效應和界麵電子結構對氧還原反應（ORR）和HER動力學的調控。 二氧化碳還原反應（CO2RR）： 探討瞭銅基、金基等納米催化劑的獨特性質，如何通過錶麵幾何結構和電子結構調控，選擇性地産生成為（CO、甲酸、乙醇等）化學品，並分析瞭在納米界麵發生的復雜多電子轉移過程。 3. 電化學傳感器與生物電化學： 本書還涉及納米材料在電化學傳感領域的應用。例如，石墨烯、碳納米管和金屬納米顆粒如何通過提高電子傳導性和提供豐富的生物分子錨定位點，用於高靈敏度的生物標誌物檢測。討論瞭錶麵等離子體共振（SPR）與電化學技術的結閤，以及納米電極在電生理信號記錄中的優勢。 第四部分：麵臨的挑戰與未來展望 最後，本書總結瞭當前納米材料電化學領域麵臨的主要挑戰，包括：納米材料在長期工作條件下的穩定性、界麵副反應的控製、大規模製備的可重復性與成本控製，以及電化學反應中納米結構在原位條件下的動態演變機製。展望未來，本書強調瞭人工智能輔助材料設計、原位/實時錶徵技術以及新型電解質體係對推動該領域發展的潛力與方嚮。 通過對理論基礎、閤成技術、錶徵手段和前沿應用的全麵覆蓋，《納米材料電化學》旨在成為一本內容詳實、注重前沿、兼具深度與廣度的參考工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書我拿到手上時，滿懷期待地翻開，想著能學到一些關於我們生活中越來越常見的納米材料在電化學領域的新應用。然而，讀瞭幾章後，我發現這本書的側重點似乎並不在我所期望的那裏。書中有大量的篇幅詳細介紹瞭各種不同的納米材料的製備方法，從溶膠-凝膠法到水熱法，再到模闆法，每一種方法都闡述得極為細緻，連實驗的溫度、時間、試劑配比都一絲不苟。這對於初學者來說，可能有點過於“硬核”瞭，我更希望看到的是這些材料是如何在電化學器件中工作的原理，比如它們是如何提高電極的儲能密度，或者加速電化學反應的。書中對材料的錶徵分析也花瞭很大力氣，XRD、TEM、SEM等等，這些都是非常重要的技術，但是，書中對這些技術得齣的結果如何解讀，以及這些結果如何與電化學性能掛鈎，這部分內容相對比較籠統，缺乏深入的討論。我感覺作者在材料科學的基礎層麵投入瞭過多的精力，而對連接材料科學和電化學應用之間的橋梁——即納米材料的電化學行為機製，講解得不夠清晰。這本書更像是一本關於納米材料製備和錶徵的指南，而非深入探索其在電化學領域的潛力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的寫作風格非常嚴謹，充滿瞭學術的氣息，但對於我這種更偏嚮於瞭解實際應用和市場前景的讀者來說，卻稍顯晦澀。它花瞭很多精力去解釋納米材料的形貌、尺寸、晶麵取嚮等微觀結構特徵，以及這些特徵如何通過量子效應或錶麵效應影響其宏觀的物理化學性質。這本身是很有價值的，但是，當談到具體的電化學應用時，比如在鋰離子電池、超級電容器、燃料電池等方麵，書中更多的是陳述一些已有的研究成果，或者是一些理論上的推導，而對於這些研究成果在實際産品中可能麵臨的挑戰，或者未來的發展趨勢，著重分析的內容並不多。我希望能夠看到更多關於納米材料如何優化電極材料的導電性、離子擴散性，以及如何降低界麵電阻的案例分析。書中的公式和圖錶非常多，這增加瞭閱讀的難度，而且很多內容需要反復揣摩纔能理解其精髓。雖然書中提到瞭“電化學”這個關鍵詞，但感覺更側重於“納米材料”本身，而“電化學”的應用部分，似乎隻是一個附屬的章節，不夠獨立和深入。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我留下瞭深刻的印象，但並非如我最初所期望的那樣。它在納米材料的“電化學”方麵，似乎是圍繞著材料本身的性質展開，而忽略瞭更廣泛的應用前景和實際的工程挑戰。書中對納米材料的尺寸效應、錶麵效應、界麵效應等進行瞭詳細的闡述，這無疑是科學研究的重要組成部分。然而，當我試圖從中找到關於如何利用這些效應來提升電化學器件性能的指導時，卻感到有些茫然。例如，在描述納米材料作為電極材料時，書中更多的是展示其基礎的電化學活性，而對於如何通過優化納米結構來提高其容量、功率密度，或者如何剋服其在充放電過程中的體積變化問題，講解得不夠深入。我希望能夠看到更多關於納米材料在不同電化學體係中（如鋰離子電池、鈉離子電池、超級電容器等）的具體應用案例，並對其性能提升的機理進行更細緻的分析。此外，書中對納米材料在實際器件中可能遇到的穩定性、安全性和成本等問題，也討論得不夠充分。

評分☆☆☆☆☆

翻開這本書，我立刻被其中大量的專業術語和復雜的圖錶所吸引。這是一本非常“硬核”的書，它深入探討瞭納米材料的內在結構與電化學行為之間的復雜關係。然而，對於我這樣希望瞭解如何在實際應用中利用這些知識的讀者來說，書中關於“電化學”部分的展開略顯不足。它花瞭大量的篇幅介紹納米材料的閤成、錶徵和理論計算，這些內容無疑是紮實的，但它似乎更側重於描述“是什麼”，而不是“怎麼做”或者“為什麼這麼做”。我期待在電化學部分看到更多關於如何將納米材料應用於電池、傳感器、催化劑等具體器件的細節，例如，如何設計納米結構的電極來提高電荷傳輸效率，如何利用納米材料的錶麵改性來降低界麵電阻，以及如何評估納米材料在實際工作條件下的性能穩定性。書中雖然提及瞭相關的應用，但更多的是一種宏觀的介紹，缺乏深入的原理剖析和工程設計層麵的考量。我感覺這本書更像是納米材料科學的研究者手中的寶典，而非麵嚮工程師或應用開發者的實用指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書整體而言，給我一種“重理論，輕實踐”的感覺。在納米材料的電化學方麵，我期待的是能讀到更多關於如何設計和優化納米材料以實現特定電化學性能的內容。例如，如何通過調控納米材料的孔隙結構來提高其在電解液中的傳質效率，從而提升電池的倍率性能；或者如何利用納米材料的特殊錶麵性質來構建高效的催化劑，降低電化學反應的過電位。書中雖然涉及瞭這些方麵，但講解得比較錶麵化，缺乏具體的設計思路和優化策略。很多內容更像是對現有研究的羅列和總結，並沒有提供太多具有啓發性的新觀點或方法。我對書中關於“納米材料的電化學性質”這部分的闡述感到有些睏惑，感覺它更多的是在描述納米材料的固有性質，而沒有充分挖掘這些性質在電化學過程中的具體作用機理。我希望能夠看到更多關於納米材料在電化學領域麵臨的實際問題，以及如何通過材料設計來解決這些問題，比如材料的穩定性、循環壽命、安全性等等。

評分☆☆☆☆☆

好書多讀有好處。

評分☆☆☆☆☆

非常實用的參考書，值得購買！還會繼續支持和關注！

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哈哈哈姐姐斤斤計較斤斤計較斤斤計較

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電化學領域的好書,可以學到很多知識.很喜歡

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