內容簡介
《電化學叢書:電催化》既適合選擇電催化、電化學、催化化學、表面科學、材料科學等學科作為研究方向的研究生，也適合從事電催化及相關領域科學研究和技術研發的科技工作者參考。《電化學叢書:電催化》在內容的選擇上，既注重基礎知識和研究方法的介紹，同時又緊緊圍繞前沿方向。
編輯推薦
《電化學叢書:電催化》由電催化基礎和重要電催化過程兩部分組成。內容包括從納米結構、表面結構、電子結構出發認識電催化過程和催化劑材料的性質，到電催化劑的理論設計、理論模擬和製備；從氫、氧及有機分子電催化基礎，到燃料電池、太陽能電池、生物電化學乃至工業電化學過程等電催化套用。《電化學叢書:電催化》在內容的選擇上，既注重基礎知識和研究方法的介紹，同時又緊緊圍繞前沿方向。《電化學叢書:電催化》既適合選擇電催化、電化學、催化化學、表面科學、材料科學等學科作為研究方向的研究生，也適合從事電催化及相關領域科學研究和技術研發的科技工作者參考。
圖書目錄
第1章電催化基礎與套用研究進展
1.1電化學的發展歷史
1.2電催化反應的基本規律和兩類電催化反應及其共同特點
1.3研究電極過程的經典電化學方法、表面分析技術和電化學原位譜學方法
1.3.1經典電化學研究方法
1.3.2非傳統電化學研究方法及其進展
1.4電催化劑的電子結構效應和表面結構效應
1.4.1電子結構效應對電催化反應速度的影響
1.4.2表面結構效應對電催化反應速度的影響
1.5一些實際電催化體系的分析和討論
1.5.1納米粒子的組成及其對電催化性能的影響
1.5.2催化劑載體對電催化性能的影響
1.5.3納米粒子的表面結構對其電催化性能的影響
1.5.4納米尺度電催化劑活性的比較與關聯
1.6總結與展望
參考文獻
第2章電催化表面結構效應與金屬納米粒子催化劑表面結構控制合成
2.1電催化表面結構效應
2.1.1金屬單晶面及其表面原子排列結構
2.1.2晶面結構效應
2.2金屬納米粒子的表面結構控制合成及其電催化
2.2.1納米粒子形狀與晶面的關係
2.2.2晶體生長規律
2.2.3低表面能金屬納米粒子的控制合成及其催化性能研究
2.2.4高表面能金屬納米粒子的控制合成及其電催化
2.3總結與展望
參考文獻
第3章電催化中的電子效應與協同效應
3.1金屬表面吸附作用的物理化學基礎
3.1.1金屬的電子能帶結構
3.1.2吸附質與金屬表面的相互作用
3.1.3吸附作用的密度泛函理論計算
3.2催化作用中的電子效應與協同效應
3.2.1吸附作用的電子特徵描述
3.2.2金屬表面反應性及其電子效應調控
3.2.3催化作用中的協同效應
3.3研究實例
3.3.1氧還原反應Pt合金催化劑的電子效應
3.3.2甲酸氧化反應Pd合金催化劑的表面反應性調控
3.3.3氫氧化反應Ni催化劑d帶反應性的選擇性抑制
3.3.4利用幾何效應調控Pt催化甲醇氧化的反應選擇性
3.3.5Pt.Ru電催化協同效應的直接觀測
3.3.6Pd.Au合金表面H吸附與CO吸附所需的最小Pd原子聚集體
參考文獻
第4章電催化劑的設計與理論模擬
4.1電極∕溶液界面電荷傳遞過程的量子效應
4.1.1電子轉移反應的基本類型
4.1.2電子轉移的基本原理
4.1.3Marcus的電子轉移理論
4.1.4電極∕溶液界面電子的隧道效應
4.2電極∕溶液界面的量子化學模擬
4.2.1計算方法與模型
4.2.2催化劑的反應活性和電子構型的計算
4.2.3溶劑效應
4.2.4電極電勢的模擬
4.3電極過程動力學模擬及其套用
4.3.1氧氣電催化還原
4.3.2甲醇電催化氧化
4.3.3電催化非線性動力學過程模擬
4.4總結與展望
參考文獻
第5章燃料電池催化劑新材料
5.1質子交換膜燃料電池及催化劑概述
5.2陽極催化劑
5.2.1氫—氧燃料電池陽極催化劑
5.2.2DMFC陽極催化劑
5.2.3DFAFC陽極催化劑
5.2.4DEFC陽極催化劑
5.3陰極催化劑
5.3.1陰極氧電還原機理
5.3.2鉑基催化劑
5.3.3非鉑基金屬催化劑
5.4催化劑製備方法
5.4.1浸漬—液相還原法
5.4.2膠體法
5.4.3微乳液法
5.4.4電化學法
5.4.5氣相還原法
5.4.6氣相沉積法
5.4.7高溫合金化法
5.4.8羰基簇合物法
5.4.9預沉澱法
5.4.10離子液體法
5.4.11噴霧熱解法
5.4.12固相反應法
5.4.13多醇過程法
5.4.14微波法
5.4.15組合法
5.4.16離子交換法
5.4.17輻照法
5.5載體
5.5.1炭黑
5.5.2中孔碳
5.5.3CNTs
5.5.4碳凝膠
5.5.5空心碳
5.5.6碳卷
5.5.7碳纖維
5.5.8碳納米分子篩
5.5.9碳化鎢
5.5.10硬碳
5.5.11碳納米籠
5.5.12金剛石
5.5.13富勒烯
5.5.14石墨烯
參考文獻
第6章氫電極電催化
6.1氫電極反應及其電催化概述
6.2氫的電化學吸附
6.2.1氫的欠電勢吸附
6.2.2氫的過電勢吸附
6.2.3氫吸附的譜學技術研究
6.2.4氫吸附的理論計算研究
6.3氫電極反應機理
6.4氫電極反應動力學
6.4.1氫電極反應交換電流密度的測量
6.4.2交換電流密度的火山關係圖
6.4.3溫度對氫電極反應動力學的影響
6.5氫電催化的Pt表面結構效應
6.6氫電催化的鉑納米粒徑效應
6.7總結與展望
參考文獻
第7章鉑基催化劑上的氧還原電催化
7.1概述
7.2Pt單質金屬催化劑
7.2.1Pt單晶的晶面取向、陰離子吸附對氧還原性能的影響
7.2.2Pt納米催化劑的粒徑效應
7.3鉑基二元模型電催化劑的氧還原行為
7.4Pt及其合金的氧還原活性趨勢的理論預期
7.5Pt基金屬納米催化劑
7.6ORR機理的研究進展
7.7總結與展望
參考文獻
第8章幾種代氫燃料分子的直接電催化氧化
8.1硼氫化物的直接電催化氧化
8.1.1硼氫化物作為代氫陽極燃料的優勢與問題
8.1.2不同金屬上硼氫化物電氧化的基本行為
8.1.3BH—4在金屬電極上的電氧化模型
8.1.4硼氫化物的直接電催化氧化小結
8.2氨的直接電催化氧化
8.2.1氨的直接電催化氧化概述
8.2.2氨在Pt及其合金上的電氧化行為
8.2.3氨在金屬鎳上的電氧化行為
8.3硼氮烷作為陽極燃料的電催化
8.3.1硼氮烷作為陽極燃料的電催化概述
8.3.2BH3NH3在Ag電極上的電氧化
8.3.3幾種典型催化劑上硼氮烷的直接電氧化
8.3.4總結與展望
參考文獻
第9章有機小分子電催化
9.1概述
9.2 CO的電催化氧化
9.2.1CO在金屬表面的吸附
9.2.2CO在Pt表面電氧化
9.2.3納米Pt表面CO的電氧化：尺寸及晶面效應
9.2.4Pt.Ru合金表面CO電氧化的“雙功能機理”
9.2.5d帶能級與表面偏析對電催化的影響
9.3甲醇的陽極氧化
9.3.1甲醇的電氧化機理
9.3.2甲醇電氧化催化劑的設計
9.4甲酸的電催化氧化
9.4.1Pt表面甲酸電氧化機理
9.4.2Pd表面甲酸電氧化
9.4.3甲酸電氧化催化劑的設計
9.5乙醇的電催化氧化
9.6鹼性環境中C1小分子的電氧化
9.6.1鹼性條件下CO電催化氧化
9.6.2鹼性條件下甲醇的電催化氧化
9.7總結與展望
參考文獻
第10章酶電催化
10.1酶的基本結構與功能
10.1.1酶的基本概念
10.1.2酶的活性中心
10.1.3酶的一級結構與催化功能的關係
10.1.4酶的二級和三級結構與催化功能的關係
10.1.5酶的四級結構與催化功能的關係
10.2酶催化反應的一般理論
10.2.1酶催化反應理論
10.2.2酶催化反應的動力學
10.2.3酶催化反應的動力學參數的求取
10.3酶催化反應的電化學
10.3.1酶催化反應的電化學研究方法
10.3.2酶催化反應的電流理論
10.3.3酶在電極表面的固定
10.4酶催化電化學研究的幾個重要例子
10.4.1葡萄糖氧化酶
10.4.2反丁烯二酸還原酶和丁二酸脫氫酶
10.4.3過氧化物酶
10.4.4鉬氧轉移酶
10.4.5細胞色素P450酶
10.4.6氫酶
10.4.7含銅氧化酶
10.5酶電化學催化的套用
10.5.1用於底物的定量測定
10.5.2用作生物燃料電池的電極催化劑
10.5.3電化學免疫分析
10.5.4DNA雜交檢測
參考文獻
第11章光電催化
11.1概述
11.2光電催化原理
11.2.1太陽能光電催化原理
11.2.2環境光電催化原理
11.3光電催化劑與光電催化反應
11.3.1TiO2光電催化劑的製備
11.3.2提高TiO2光催化活性的途徑
11.3.3WO3光電催化劑
11.3.4CdS光電催化劑
11.3.5ZnO光電催化劑
11.3.6新型配合物半導體光電催化劑
11.3.7具有光電催化功能的聚合物納米複合材料
11.3.8光電催化劑的表征
11.3.9光電催化反應
11.4重要的光電催化過程及套用
11.4.1光電催化電解水制氫
11.4.2光電催化對典型有機污染物的降解
11.5光電催化的研究方法
11.5.1光催化研究過程的分析方法
11.5.2光電催化的動力學研究
11.5.3光電化學研究方法
參考文獻
第12章燃料電池電催化
12.1燃料電池的分類和性能
12.1.1燃料電池分類
12.1.2燃料電池性能
12.2燃料電池電催化
12.2.1催化劑概述
12.2.2電催化反應特點
12.2.3催化劑的表征方法
12.2.4催化劑的結構組成
12.2.5催化劑的電催化性能
12.2.6催化劑的耐久性
12.3總結與展望
參考文獻
第13章工業過程電催化
13.1氯鹼工業過程電催化
13.1.1氯鹼工業概述
13.1.2氯鹼電解槽的析氯陽極電催化
13.1.3氯鹼電解槽的析氫陰極電催化
13.2濕法冶金工業電積過程電催化
13.2.1濕法冶金工業概述
13.2.2氯化物水溶液中Ni、Co電積過程電催化
13.2.3硫酸溶液中Ni電積過程電催化
13.2.4硫酸溶液Zn電積過程電催化
13.3熔鹽鋁電解過程電催化
13.3.1熔鹽鋁電解工業概述
13.3.2碳素陽極的摻雜電催化
13.3.3碳素陽極摻雜電催化機理
13.3.4鋰鹽陽極糊及其工業套用
13.3.5預焙陽極的摻雜電催化與綜合改性
參考文獻
索引
序言
《電化學叢書》的策劃與出版，可以說是電化學科學大好發展形勢下的“有識之舉”，其中包括如下兩個方面的意義。
首先，從基礎學科的發展看，電化學一般被認為是隸屬物理化學（二級學科）的一門三級學科，其發展重點往往從屬物理化學的發展重點。例如，電化學發展早期從屬原子分子學說的發展（如法拉第定律和電化學當量）；19世紀起則依附化學熱力學的發展而著重電化學熱力學的發展（如能斯特公式和電解質理論）。20世紀40年代後，“電極過程動力學”異軍突起，曾領風騷四五十年。約從20世紀80年代起，形勢又有新的變化：一方面是固體物理理論和第一性原理計算方法的更廣泛套用與取得實用性成果；另一方面是對具有各種特殊功能的新材料的迫切要求與大量新材料的製備合成。一門以綜合材料學基本理論、實驗方法與計算方法為基礎的電化學新學科似乎正在形成。在《電化學叢書》的選題中，顯然也反映了這一重大形勢發展。
其次，電化學從誕生初期起就是一門與實際緊密結合的學科，這一學科在解決當代人類持續性發展“世紀性難題”（能源與環境）征途中重要性位置的提升和受到期待之熱切，的確令人印象深刻。可以不誇張地說，從歷史發展看，電化學當今所受到的重視是空前的。探討如何利用這一大好形勢發展電化學在各方面的套用，以及結合套用研究發展學科，應該是《電化學叢書》不容推脫的任務。另一方面，儘管形勢大好，我仍然期望各位編委在介紹和討論發展電化學科學和技術以解決人類持續發展難題時，要有大家風度，即對電化學科學和技術的優點、特點、難點和缺點的介紹要“面面俱到”，切不可“賣瓜的只說瓜甜”，反而貽笑大方。
《電化學叢書》的編撰和發行還反映了電化學科學發展形勢大好的另一重要方面，即我國電化學人才發展之興旺。叢書各分冊均由各該領域學有專攻的科學家執筆。可以期望：各分冊將不僅能在較高水平上梳理各分支學科的框架與發展，同時也將提供較系統的材料，供讀者了解我國學者的工作與取得的成就。
總之，我熱切希望《電化學叢書》的策劃與出版將使我國電化學科學書籍躍進至新的水平。
查全性
二〇一〇夏於珞珈山
