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商品参数

多孔材料电化学
	曾用价	128.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2018年05月
	开本	16
	作者	（西）安托尼奥
	装帧	平装
	页数	278
	字数	360000
	ISBN编码	9787030572547

内容介绍
本书主要涉及多孔材料中的电化学研究及应用，目的是提供多孔材料的电化学研究手段，结合理论模型分析多孔材料的氧化还原过程及其电化学应用。作者围绕多孔材料电化学的主题，对不同体系，结合多孔材料特征与电化学行为，进行了详细的描述，并综述了相关研究进展。内容包括多孔材料的电化学过程及研究方法、典型多孔材料体系的电化学研究及进展、多孔材料的电化学应用等几部分。

目录
目录
第1章 多孔材料与电化学 1
1.1 多孔材料的概念及分类 1
1.2 混合多孔材料 2
1.3 电化学和多孔材料 3
1.4 多孔材料合成 4
1.5 材料改性电极 5
1.6 电极改性材料 6
1.7 电化学的常规思路 7
1.8 扩散相关的问题 9
1.9 伏安法和相关技术 10
1.10 电阻和电容效应 13
1.11 电化学阻抗图谱 17
1.12 其他技术 21
第2章 多孔材料的电化学过程 22
2.1 引言 22
2.2 常规方法 23
2.3 连续层 25
2.4 微观非均匀相沉积物 28
2.5 物质分布 32
2.6 修正 34
2.7 分形表面 35
第3章 电催化 39
3.1 引言 39
3.2 表面限定物质的电催化 40
3.3 多孔材料微观颗粒沉积物的电催化 41
3.4 多孔材料微观异相沉积物的电催化模型：稳态法 49
3.5 多孔材料微观异相沉积物的电催化模型：暂态法 51
3.6 电催化机理 53
第4章 硅酸铝的电化学 58
4.1 引言 58
4.2 沸石 58
4.3 沸石相关物质的电化学 60
4.4 拓扑结构的氧化还原异构体 62
4.5 物质分布 65
4.6 介孔材料 68
4.7 相关材料的电化学 70
4.8 形态分析：玛雅蓝问题 70
第5章 金属有机骨架材料的电化学 81
5.1 引言 81
5.2 MOFs的离子插入-驱动电化学过程 82
5.3 MOFs材料的金属沉积电化学 86
5.4 传感与电催化 95
第6章 多孔氧化物及其相关材料的电化学 100
6.1 引言 100
6.2 金属氧化物及羟基氧化物的电化学 100
6.3 层状氢氧化物及相关材料的电化学 105
6.4 POMs 的电化学 109
6.5 掺杂材料的电化学 111
6.6 多孔阳极化金属氧化物膜 113
6.7 金属氧化物及相关材料的电催化 118
6.8 特征位点的电化学 119
第7章 多孔碳和纳米管的电化学 124
7.1 碳基电化学材料 124
7.2 多孔碳 124
7.3 碳纳米管和纳米带 126
7.4 富勒烯 130
7.5 富勒烯和纳米管的直接电化学合成 134
7.6 电容响应 135
7.7 碳的功能化 136
7.8 电催化活性 139
第8章 多孔聚合物和杂化材料的电化学 146
8.1 有机-无机杂化材料和纳米复合材料 146
8.2 多孔聚合物 147
8.3 基于导电有机聚合物改性的杂化材料 148
8.4 基于导电聚合物改性的杂化材料 153
8.5 杂化体系中聚合过程的电化学监测 159
8.6 多孔固体中金属和金属氧化物纳米颗粒的分散 165
第9章 电化学传感器与多孔材料 172
9.1 电化学传感器 172
9.2 多孔材料的气体传感器 172
9.3 固态pH 和离子选择性电极 177
9.4 电流传感 178
9.5 伏安传感与选择性 181
9.6 对映选择性电化学传感器 186
9.7 电子体系中的电化学模型 191
第10章 超级电容器、电池、燃料电池及相关应用 195
10.1 电能的储存和转换 195
10.2 电容器和超级电容器 195
10.3 镍电池 199
10.4 锂电池 201
10.5 燃料电池 207
10.6 电共生 212
第11章 多孔材料的磁电化学和光电化学 214
11.1 磁电化学 214
11.2 光电化学 218
11.3 光能和氧化还原过程 221
11.4 光电化学电池 222
11.5 电化学诱导发光和电致变色材料 223
11.6 电催化过程的光化学调制 227
第12章 用于电合成和环境整治的微孔材料 232
12.1 电合成 232
12.2 涉及多孔电极的电解工艺 232
12.3 电催化过程 233
12.4 析氧反应 233
12.5 析氢反应 235
12.6 乙醇电催化氧化 235
12.7 污染物的电化学降解 235
12.8 降解/生成 237
12.9 光电化学降解 238
参考文献 241

在线试读
第1章 多孔材料与电化学
　　1.1 多孔材料的概念及分类
　　20世纪60年代以来，多孔材料因其在科技应用中大量使用而广受关注。广义来说，术语“孔”代表了表观连续材料中的有限空间或空腔。多孔材料涵盖了无机化合物(如硅酸铝)、生物膜及组织。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔可根据孔径分为三类：微孔(小于2nm)、介孔(2～50nm)及大孔(大于50nm)。
　　2005年的国际先进技术材料会议上讨论了多孔材料，包括矿物质黏土、硅酸盐、硅酸铝、有机硅、金属、硅、金属氧化物、碳及碳纳米管、高聚物及配位聚合物或金属有机骨架材料(MOFs)、金属及金属氧化物纳米颗粒、薄膜材料、生物膜及单成岩等(Zhao，2006)。
　　新型多孔材料的基础和应用研究主要是为了改善模板合成策略、多孔材料分子水平的化学修饰、具有可控内部纳米空间金属及其氧化物纳米结构的构筑，孔径在微孔至介孔范围的金属有机骨架结构的综合设计等。多孔材料适用于传感器、催化、尺寸和形状的选择性吸附及试剂吸附、储气、电极材料等(Eftekhari，2008)。由于很多材料均可归类为多孔材料，所以采用的分类方法也有多种。例如，根据孔隙形状在材料中的分布，可分为常规和非常规多孔材料；而根据孔径大小的不同，又可分为均匀和非均匀尺度的多孔材料。
　　从结构的角度看，多孔材料可看作是由构建单元按照一定的顺序堆砌而成的纳米至厘米级材料。多孔材料包括硅酸铝或金属有机骨架结构高度有序的晶体结构、无定形的溶胶凝胶化合物、高聚物及纤维等。本章将重点讨论具有多孔结构的材料，不涉及没有微孔或介孔结构的离子嵌入型固体，如Scholz等(2005)综述的聚金属氰化物的电化学。为了系统地从电化学角度进行讨论，本章中多孔材料将被分为以下几大类：①多孔硅酸盐和铝硅酸盐；②多孔金属氧化物及相关化合物(包括柱状氧化物、片状氢氧化物和聚合金属氧络合物)；③金属有机骨架材料；④多孔碳、纳米管和富勒烯；⑤多孔有机聚合物和杂化材料。
　　虽然上面的分类不能包括所有的多孔材料，但已尽可能地涵盖了绝大多数已展开电化学研究的多孔材料。此外，自1990年以来，金属及其氧化物纳米结构内部纳米空间可控构筑方法吸引了越来越多的关注。而各种各样纳米尺度的多孔结构，如树形大分子、交联及核-冠纳米颗粒、杂化共聚物，以及笼形超分子正是目前的研究热点(Zhao，2006)。这些纳米结构的部分多孔材料将在本书提及，由于章节有限，我们将在别处介绍关于这些材料电化学的详细研究。
　　多孔材料*为显著的特征是涉及高效表面/体积关系，通常被表述为比表面积(单位质量材料所具有的面积)，常通过氮气吸附-脱附量进行测量。比表面积分析测试方法有BET法(Brunauer-Emmett-Teller)、Langmuir法和凯氏定氮法；微孔体积测量方法有t-plot图法、D-R法(Dubinin-Astakhov)；介孔尺度测量方法有BJH法(Barrett-Joyner-Halenda)(Leroux et al.，2006)。表1.1总结了几种多孔材料的比表面积值。
　　表1.1 几种多孔材料的比表面积值
　　1.2 混合多孔材料
　　多孔材料化学涉及多种体系，本书中将这些体系归类为混合体系，通过不同结构部分的组合，使初始多孔材料的性能发生显著改变。本章对不同材料的总结如下：①复合物:指通过在多孔材料和其他组分中加入黏结剂而形成具有一定用途的混合物。这种方法通常被用于制备复合电极。②功能化材料:指通过在多孔基底上添加官能团而形成的材料。③包埋材料:分子客体被包埋在多孔主体材料的空腔内。④掺杂材料:材料的结构组分被掺杂材料部分取代或者外部组分作为间隙离子进入初始材料。因此，如将氧化钇掺杂到氧化锆中可用于O2电位的测定，也用于描述聚合物和纳米碳中Li+的嵌入。⑤嵌入式材料，不同的纳米结构材料附着于多孔基体上。例如，由金属和金属氧化物纳米颗粒生成的沸石和介孔硅酸盐，或嵌插在层状氢氧化物之间的有机聚合物。
　　上述大部分体系可以描述为是利用另一种成分对初始多孔材料进行改性而得到的。在这种形式上，合成过程可以分为网状改性、网状建立和网状功能化。初始材料与另一种组分组合形成一种新的连接体系称为网状改性。两种组分的单元组装过程即为网状建立。网状功能化指被选分子团附着在主体多孔材料上，而不会改变初始多孔材料的结构。
　　1.3 电化学和多孔材料
　　虽然前面所提到的材料的物化性能和结构性能各不相同，但是可以通过电化学方法对其进行研究，并应用于电化学领域。在大多数情况下，多孔材料可以通过电化学方法合成、改性或者功能化。与多孔材料科学相关联的电化学可以总结如下：①用于分析多孔材料表面的组分和结构信息的电化学分析方法；②用于制备多孔材料或对其改性的电合成法；③用于合成和传感的电催化剂的设计；④光化学和磁化学性质的表征；⑤电化学、电光等传感器的设计；⑥电极材料和燃料电池等多孔材料的设计；⑦电容器、电-光设备、太阳能电池等的设计。
　　电化学与多孔材料科学的关系可以根据三个主要方面分组，其分组如图1.1所示。应当注意，电合成方法可用于制备金属负极中的多孔氧化层、金属有机骨架结构(Mueller et al., 2006)、层状双氢氧化物(LDHs)(Yarger et al., 2008)和多孔碳(Kavan et al., 2004)等多种材料。此外，多孔材料可以通过电化学辅助过程进行改性、功能化或掺杂(参阅下文)，得到新的材料。
　　图1.1 电化学和多孔材料科学间关系的示意图
　　电化学方法同样可以用于分析多孔材料。伏安法及相关技术主要用于研究液相中物质的反应机理，而阻抗技术被广泛用于腐蚀和金属表面研究。在过去的几十年里，微粒子伏安法(Scholz et al.,1989a,b)的发展增加了可用的研究方法。该方法通过记录被机械地转移到惰性电极表面的固体材料的伏安响应，来获得固体的化学组成、矿物成分和形貌信息(Scholz and Lange, 1992; Scholz and Meyer, 1994,1998;Grygar et al., 2002; Scholz et al., 2005)。该领域的*新发展包含电活性材料的绝对定量组分(Doménech et al., 2004a, 2006a)和附着于固态网状物上的电活性材料的拓扑分布(Doménech et al., 2009)的测定。
　　多孔材料的电化学应用涉及传导(电-光、磁-光设备)和传感、气体生产及存储、产业化电合成和污染物降解等重要问题。在分析领域，多孔材料能够用于电分析技术(电位测定法、电流测定法)来测定多种分析物，包括从气体成分到污染物，以及用于组织工程学测定DNA 序列、细胞标志物和医学诊断(Zhao, 2006)。多孔材料不仅在电池、电容器、超级电容器和燃料电池中有所应用，在微电子产业中先进集成电路的高性能介质材料的制备中也有所应用。
　　1.4 多孔材料合成
　　虽然传统合成方法能够用于制备多种多孔材料，但是模板合成法的出现使合成方法呈爆炸式发展。模板合成法通常包括两个步骤，首先使用一种促使多孔材料向着目标结构生长 多孔材料电化学 电子书 下载 mobi epub pdf txt

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