电化学丛书--固态电化学+能源电化学+电催化 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122276032

商品编码：11927324824

开本：1

页数：1

字数：1

内容简介

9787122214188 9787122276032    9787122171832  

适读人群 ：本书可供相关学科科研与技术研发的科研工作者与工程技术人员参考，也可作为高校化学、物理、材料、化工、能源、环境等学科本科生或研究生的教学参考书。
1.《固态电化学》属“十二五”重点图书、科学技术学术著作出版基金资助出版。 
2.《固态电化学》作者在该学科领域成绩突出，硕果累累。本书全面系统地阐述了固态电化学原理、方法及其在化学电源体系的应用，学术价值高，指导意义强。 
3.《固态电化学》除了介绍有关固态电化学的基础知识体系应用外，还在材料结构分析，材料的电子/离子输运过程及其材料的模拟计算分析等颇费笔墨，相信对于化学类研究生补充相关的基础理论知识定有帮助。

固态电化学学科是一门新兴的交叉学科，它主要关注固体中电化学反应过程及其相关材料构效关系。本书主要介绍固态电化学所涉及的物理、化学与材料相关的基础理论知识，实验研究方法，体系应用及其今后发展趋势。全书共分为12章，内容包括固态电极/电解质材料合成方法（包括相关的实验方法和技术）、固态材料结构分析、固态材料中的缺陷化学、固态电子结构与电子电导、固态离子输运过程及其特性、无机离子导体材料、聚合物电解质、离子嵌入脱出反应、氧离子导体及混合导体、材料物理与化学性质的计算机模拟、固态电化学研究方法（包括一些新型的表征技术等）。 
本书可供相关学科科研与技术研发的科研工作者与工程技术人员参考，也可作为高校化学、物理、材料、化工、能源、环境等学科本科生或研究生的教学参考书。

杨勇，教授/博导，主要研究方向为能源电化学，材料物理化学与表面物理化学。近年研究工作主要侧重在研究新型锂离子电池电极材料及其表面性能、纳米半导体与纳米电极材料、复合聚合物电解质材料及其电极/电解质固/固界面性能的研究。目前主持在研承担973计划课题及国防973子专题等多项科研项目。

第1章绪论 
参考文献6 
第2章固态电极/电解质材料制备方法与技术 
2.1气相制备法8 
2.1.1化学气相沉积法8 
2.1.2磁控溅射法12 
2.1.3原子层沉积法14 
2.2液相制备法16 
2.2.1溶胶凝胶法16 
2.2.2水热/溶剂热合成法20 
2.2.3共沉淀法23 
2.2.4熔盐生长法25 
2.3固相制备法26 
2.3.1粉末固相法26 
2.3.2燃烧法27 
2.3.3机械合金法28 
2.4球形颗粒制备方法29 
2.4.1络合沉淀生长法30 
2.4.2喷雾干燥造粒法31 
2.5相关实验技术33 
2.5.1高温技术33 
2.5.2气氛控制34 
2.5.3分离与纯化技术35 
参考文献36 
第3章固态材料结构基础 
3.1晶体的对称38 
3.1.1对称要素39 
3.1.2对称要素组合定理和点群、空间群42 
3.1.3晶体定向和符号46 
3.1.4空间格子48 
3.2晶体化学51 
3.2.1化学键51 
3.2.2紧密堆积原理53 
3.2.3鲍林法则54 
3.2.4常见结构现象55 
3.2.5晶体场理论57 
3.3晶体结构60 
3.3.1典型晶体结构60 
3.3.2常见锂电池材料相关晶体结构78 
3.4X射线衍射技术86 
3.4.1连续X射线和特征X射线86 
3.4.2X射线衍射波长的选择92 
3.4.3倒易格子和反射球96 
3.4.4影响X射线衍射强度的各种因素98 
3.5结构表征101 
3.5.1X射线物相分析101 
3.5.2粉末衍射图谱的指标化102 
3.5.3空间群的确定106 
3.5.4粉末X射线衍射法晶体结构的测定110 
3.5.5CIF数据文件113 
参考文献116 
第4章缺陷化学基础及其应用 
4.1引言118 
4.1.1缺陷形成能118 
4.1.2缺陷的分类119 
4.2点缺陷的分类和表示方法120 
4.2.1本征缺陷120 
4.2.2非本征缺陷（杂质缺陷）121 
。。。。。。
12.2.2中子衍射技术383 
12.3高分辨扫描电镜及透射电镜技术386 
12.3.1高分辨扫描电镜386 
12.3.2高分辨率透射电镜技术387 
12.4热分析396 
12.4.1热分析方法介绍396 
12.4.2热分析实验条件选择397 
12.4.3热分析方法在锂离子电池体系中的应用398 
12.5微分电化学质谱401 
12.5.1DEMS介绍401 
12.5.2DEMS应用402 
12.6固体核磁共振波谱技术406 
12.6.1固体核磁共振介绍406 
12.6.2固体核磁共振在锂离子电池材料微观结构分析中的应用408 
12.6.3动力学研究412 
12.6.4核磁共振成像（NMRI）技术416 
12.7扫描微探针技术416 
12.7.1扫描隧道显微镜(STM)416 
12.7.2原子力显微镜(AFM)424 
12.8原位红外和拉曼光谱技术429 
12.8.1电化学原位红外光谱简介429 
12.8.2电化学原位拉曼光谱简介430 
12.8.3原位红外和拉曼光谱技术在锂离子电池中的应用431 
参考文献435 
索引443

固体电极/电解质材料是电化学科学与工程研究与应用的基本构成单元，认识这些固态电极/电解质材料的合成、物理化学特性及其所发生的基础物理化学过程是深入开展相关电化学基础研究与应用研究的重要前提条件。例如化学电源(亦称电池，含原电池、蓄电池及燃料电池等）是电化学科学与工程研究的核心内容，它主要涉及电化学的能源储存与转换过程，不仅可以是一种大规模能源的提供装置，同时也是易于携带的能源系统，因此在人们日常生活与工作中得到大规模的应用。尤其是在移动信息系统、绿色能源交通工具及其可再生能源利用（如太阳能与风能的调峰储存利用）起到关键性的作用。然而高性能电池的发展，需要建立在坚实的基础与应用基础研究工作的基础上。 
固态电化学学科是一门新兴的学科，它主要是关注固体中电化学反应过程及其相关材料结构与性能的关系的一门学科，涉及多个学科的基础知识和研究方法，是一门典型的交叉学科。例如固态电化学就涉及材料固态物理、固态化学、材料科学与表面科学等多个学科的基础理论知识和研究方法，与物理学中固态离子学有着许多类似与相通之处。本书主要介绍固态电化学所涉及物理、化学相关的基础理论知识，实验研究方法，体系应用及其今后发展趋势。全书共分为12章，第1章介绍固态电化学的发展历史及其综合性的参考文献。第2章介绍固态电极/电解质材料合成方法（包括相关的实验方法和技术）。第3章介绍固体材料分析的基础知识，如晶体的对称、结构与X射线分析表征的基本知识。第4章介绍与固态电化学密切相关的缺陷化学知识，包括点缺陷的基本原理（形成、分类及表示方法）、缺陷浓度的影响因素、缺陷的迁移和离子扩散、缺陷表征方法。第5章介绍固态电子结构（如能带结构）与电子电导的理论基础知识。第6章介绍固态离子输运过程及其特性，主要介绍有关固态扩散的类型、特点及其机制，侧重在概念的描述、分析及其实验测量方法。第7章介绍与固态电化学应用密切相关的几种机类阳离子（Li+，Na+，H+）与超离子导体材料。第8章介绍聚合物电解质的基础（如材料组成、结构、性质及其应用）等方面的知识。第9章介绍了离子嵌入脱出反应的基本原理和在锂离子电池方面的应用，特别是锂离子在过渡金属化合物和碳材料中嵌入脱出的热力学和动力学过程。第10章介绍高温氧离子导体及其混合导体基础与应用。 第11章介绍锂离子电池电极材料的物理和电化学性质的计算机模拟知识。第12章主要介绍在固态电化学研究中常用的一些电化学方法与物理表征技术，尤其近年发展较快的同步辐射吸收谱技术与核磁共振谱技术等。全书的分工如下：第1，6章由杨勇负责撰写；第2章由李益孝、陈慧鑫负责撰写；第3章由宓锦校负责撰写；第4章由龚正良、朱昌宝负责撰写；第5，11章由朱梓忠、吴顺情负责撰写；第7，10章由龚正良负责撰写；第8章由路密负责撰写；第9章由张忠如负责撰写；第12章由杨勇组织撰写，李劼、王嗣慧、吴晓彪、冀亚娟、林忞、陈慧鑫、钟贵明、王大为、刘豪东等参与撰写。杨勇负责全书的规划、协调及大部分章节的修改统稿，其中施志聪、程琥、卞锋菊、郑时尧、吴珏、郑碧珠、张建华等参与撰写、修改或资料整理。 
本书能够顺利出版，得益于杨裕生院士、李永舫院士与南开大学陈军教授对本书的大力推荐，感谢科学技术学术著作出版基金的资助，感谢化学工业出版社的支持以及相关工作人员的辛勤付出，笔者对此表示深深地致谢。借此机会，也深深感谢我的研究生导师林祖赓教授以及厦门大学电化学研究所的各位前辈老师与同事们对我的长期教导、培养与帮助，感谢许多前辈、朋友们在我教学科研的不同阶段所给予的提携、关怀、指点与帮助。感谢我课题组已经毕业的60余名博士后、博士/硕士研究生及目前在学的20余名研究生对课题组研究工作成果的贡献与付出，因而使得我能够在化学电源及其固态电化学学科开展广泛的涉猎与探索。感谢家人对我在业余时间专注于教学科研工作的支持与理解。本书部分素材取自我在厦门大学物理化学专业开设的“固态电化学导论”课程内容，同时，在过去30余年里所在课题组的研究工作得到自然科学基金委、科技部、总装备部以及厦门大学的大力支持和慷慨相助，使得我们能够对相关学科与科研领域有更为深刻的认识与见解，从而希望通过这本书的出版将这些粗浅的见解、积累与文献总结与广大读者分享。 
由于固态电化学仍处于早期的发展阶段，许多理论模型与实验方法仍在不断地发展与完善阶段。尽管我们希望尽力为读者呈现这一新兴学科的基本概貌及其发展趋势，但由于学识有限，加上高校的教学科研工作繁忙，常疲惫于不同角色的转换中，书中难免有疏漏与不妥之处，还希望书籍出版后得到相关专家与读者的批评指正

内容简介

内容简介

本书是《电化学丛书》分册之一。书中全面系统地阐述了各种常用和新型化学电源，包括一次电池、二次电池、燃料电池和金属空气电池等，结合作者们在该领域研究的心得与成果，重点介绍这些化学电源的工作原理、发展概况、新研究成果、应用前景和存在问题等。
本书内容深入浅出，力求为广大读者提供比较翔实的参考，可供能源、材料和化学电源等相关领域科研人员与技术人员使用，也可作为高校相关专业高年级本科生、研究生的学习参考书。

作者推荐

“十二五”重点图书，主编是电化学领域专家，图书内容较全面系统地介绍了一次电池、二次电池、燃料电池、金属-空气电池等各种新型和热门化学电源的工作原理、发展概况、新研究成果、应用前景和存在问题。

图书目录

第1章 绪论
1.1 化石能源的问题
1.2 21世纪的能源发展趋势
1.2.1 可再生能源的开发将越来越受到重视
1.2.2 煤炭将作为过渡能源而受到重视
1.2.3 节能技术将备受重视
1.2.4 甲烷水合新化石能源的开发将得到强化
1.3 各种可再生能源的优缺点
1.3.1 太阳能
1.3.2 风能
1.3.3 生物质能
1.3.4 氢能
1.4 新能源与电化学的关系
参考文献
第2章 一次电池
2.1 引言
2.2 锌锰电池
2.2.1 锌锰电池概述
2.2.2 锌锰电池的工作原理
2.2.3 锌锰电池的发展概况
2.3 锌氧化银电池
2.3.1 概述
2.3.2 锌银电池的工作原理
2.3.3 锌银电池的研发概况
2.4 锂电池
2.4.1 概述
2.4.2 不同锂电池的工作原理和优缺点
参考文献
第3章 二次电池
3.1 引言
3.1.1 二次电池分类
3.1.2 二次电池对材料的基本要求
3.1.3 有效放电容量
3.2 可充碱锰电池
3.2.1 概述
3.2.2 金属锰电化学
3.2.3 锰氧化物物化性质
3.2.4 MnO2电化学
3.2.5 质子动力学
3.2.6 循环性能
3.2.7 “惰性”——一个只具有相对意义的概念
3.2.8 展望
3.3 铅酸电池
3.3.1 概述
3.3.2 充放电反应
3.3.3 电解液
3.3.4 电位.pH图
3.3.5 Pb及其化合物
3.3.6 正极充放电反应
3.3.7 负极充放电反应
3.3.8 “Coup de Fouet”现象
3.3.9 自放电反应
3.3.10 性能衰减机理
3.3.11 应用举例
3.3.12 研究进展
3.3.13 隔膜
3.3.14 早期容量损失
3.3.15 发展方向
3.4 H2.Ni电池
3.4.1 概述
3.4.2 镍及其氧化物、氢氧化物
3.4.3 电化学
3.4.4 充放电机理
3.4.5 氢电极简述
3.4.6 应用举例
3.4.7 研究现状
3.4.8 前景与展望
3.5 碱性电池
3.5.1 锌镍、铁镍、镉镍、超铁和锌银电池
3.5.2 MH-Ni电池
3.6 锂离子电池
3.6.1 概述
3.6.2 碳基负极材料
3.6.3 金属锂负极
3.6.4 合金与金属间化合物
3.6.5 氮化物
3.6.6 尖晶石Li
3.6.7 层状过渡金属氧化物
3.6.8 橄榄石结构磷酸盐
3.6.9 Li-V-P-O、VOx系列嵌锂材料简述
3.6.10 Li-Ti-O嵌锂电极材料
3.6.11 电解液
3.6.12 总结
参考文献
第4章 燃料电池
4.1 引言
4.1.1 燃料电池的定义
4.1.2 燃料电池的历史回顾
4.1.3 燃料电池基础
4.2 质子交换膜燃料电池
4.2.1 质子交换膜燃料电池的发展简史
4.2.2 质子交换膜燃料电池的工作原理
4.2.3 质子交换膜燃料电池的特点
4.2.4 膜电极组件
4.2.5 质子交换膜燃料电池商业化的问题
4.3 直接甲醇燃料电池
4.3.1 直接甲醇燃料电池的研发概况
4.3.2 工作原理
4.3.3 基本结构
4.3.4 直接甲醇燃料电池的优点
4.3.5 直接甲醇燃料电池性能的改进
4.3.6 质子交换膜
4.4 直接甲酸燃料电池
4.4.1 研究甲醇替代燃料的原因
4.4.2 直接甲酸燃料电池的优缺点
4.5 直接乙醇燃料电池
4.5.1 直接乙醇燃料电池发展概况
4.5.2 直接乙醇燃料电池优缺点
4.5.3 直接乙醇燃料电池的工作原理
4.6 直接碳燃料电池
4.6.1 直接碳燃料电池的发展概况
4.6.2 直接碳燃料电池的工作原理与电池结构
4.6.3 直接碳燃料电池的特点
4.6.4 杂化型直接碳燃料电池
4.6.5 直接碳燃料电池的问题与展望
4.7 碱性燃料电池
4.7.1 碱性燃料电池的发展概况
4.7.2 碱性燃料电池的优缺点
4.7.3 碱性燃料电池的工作原理
4.7.4 碱性燃料电池的基本结构
4.8 磷酸燃料电池
4.8.1 磷酸燃料电池发展概况
4.8.2 磷酸燃料电池的工作原理和工作条件
4.8.3 磷酸燃料电池的优缺点
4.8.4 磷酸燃料电池的基本结构
4.8.5 影响磷酸燃料电池性能的因素
4.8.6 影响寿命的因素及改进方法
4.8.7 磷酸燃料电池商业化的展望
4.9 熔融碳酸盐燃料电池
4.9.1 熔融碳酸盐燃料电池发展概况
4.9.2 熔融碳酸盐燃料电池的工作原理
4.9.3 熔融碳酸盐燃料电池电极材料
4.9.4 熔融碳酸盐燃料电池隔膜材料
4.9.5 熔融碳酸盐燃料电池的电解质
4.9.6 熔融碳酸盐燃料电池的结构
4.9.7 操作条件对熔融碳酸盐燃料电池性能的影响
4.9.8 熔融碳酸盐燃料电池的优点
4.9.9 熔融碳酸盐燃料电池的缺点
4.9.10 熔融碳酸盐燃料电池商业化的问题
4.10 固体氧化物燃料电池
4.10.1 固体氧化物燃料电池的发展概况
4.10.2 固体氧化物燃料电池的工作原理
4.10.3 固体氧化物燃料电池的电解质材料
4.10.4 质子传导电解质
4.10.5 氧气在阴极的还原机理
4.10.6 连接材料和密封材料
4.10.7 固体氧化物燃料电池的结构与组成
4.11 生物燃料电池
4.11.1 生物燃料电池的发展概况
4.11.2 生物燃料电池的工作原理、特点和分类
4.11.3 微生物燃料电池
参考文献
第5章 金属-空气电池
5.1 金属-空气电池的工作原理
5.2 金属-空气电池的特点
5.3 金属-空气电池的分类
5.3.1 按阴极氧化剂分类
5.3.2 按阳极所用金属材料分类
5.3.3 按工作方式分类
5.3.4 按电解质溶液分类
5.4 金属-空气电池的应用
5.4.1 电动运输工具的牵引电源
5.4.2 备用和应急电源
5.4.3 便携式仪器设备电源
5.4.4 水下电源
5.5 金属-空气电池阳极材料
5.5.1 锌阳极
5.5.2 铝阳极
5.5.3 镁阳极
5.6 金属-空气电池结构与性能
5.6.1 金属-空气电池的优点
5.6.2 碱性空气阴极的工作原理
5.6.3 机械充电式锌-空气电池
5.6.4 连续供料式锌-空气电池
5.6.5 金属-过氧化氢空气电池
参考文献
索引




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**电化学方法、表面分析技术和电化学原位谱学方法
1.3.1 **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

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