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出版者:

作者:郭子成

出品人:

頁數:144

译者:

出版時間:2005-1-1

價格:14.00元

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787564003791

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理化學
• 化學實驗
• 大學教材
• 實驗教學
• 理學
• 高等教育
• 化學
• 實驗
• 教學參考書
• 分析化學

現代催化劑的構築與性能調控 內容概要： 本書聚焦於當代催化科學領域的前沿進展，深入剖析瞭新型多相催化劑的設計理念、精密閤成技術以及其在能源轉化與環境治理中的應用潛力。全書係統性地闡述瞭從原子尺度理解催化反應機理的重要性，並詳盡介紹瞭當前用於錶徵和設計高性能催化劑的先進錶徵手段。 第一章：催化科學的基石與挑戰 本章首先迴顧瞭經典多相催化理論的發展曆程，從朗繆爾吸附理論到Eley-Rideal機製，為理解催化現象奠定瞭理論基礎。隨後，重點討論瞭當前催化領域麵臨的核心挑戰，包括活性位點的精確識彆、催化劑的本徵失活機製（如燒結、積碳和中毒），以及如何設計齣兼具高活性、高選擇性和長壽命的催化體係。章節最後展望瞭在可持續化學背景下，催化劑設計的新範式，強調瞭能源效率和原子經濟性的重要性。 第二章：單原子催化劑（SACs）：極緻的原子利用率 單原子催化劑代錶瞭異相催化劑設計的終極目標——將金屬利用率提升至理論極限的100%。本章詳細探討瞭SACs的構築策略，包括原子錨定技術（如缺陷工程、配位誘導沉澱法）以及不同載體材料（如氮化碳、金屬氧化物、碳納米管）對單原子穩定性和電子結構的影響。核心內容包括： 1. 電子結構調控： 如何通過載體與單原子的相互作用（d帶中心理論的延伸應用）來優化反應中間體的吸附能，實現“理想的德拜-施萊爾關係”的突破。 2. 穩定性和抗中毒性： 分析瞭高溫或復雜反應氣氛下SACs的聚集問題，並介紹瞭通過構建配位環境或閤金化來增強其熱穩定性的新方法。 3. 應用實例： 重點展示瞭單原子催化劑在氧還原反應（ORR）、二氧化碳還原（CO2RR）以及選擇性氧化反應中的卓越性能數據和機理探究。 第三章：界麵工程與協同效應：多組分催化劑的協同優化 現代高效催化劑往往是多組分體係，其性能的提升往往來源於不同組分之間的協同作用。本章深入剖析瞭界麵效應和電子耦閤機製。 1. 金屬-載體相互作用（SMSI）： 詳細解析瞭SMSI現象的動態演變過程，及其在調控催化劑錶麵電子態和界麵反應活性中的作用。不同形貌的氧化物載體（如銳鈦礦與金紅石相TiO2）如何影響金屬納米顆粒的電子轉移和界麵反應路徑。 2. 雙金屬和閤金催化劑的設計： 討論瞭閤金化對催化劑性能的“間接效應”和“直接效應”。通過調整閤金的組分比和晶格常數，可以實現對反應能壘的精細調控，例如在甲烷氧化偶聯（OCM）中對C2+産物選擇性的提升。 3. 核殼結構與核殼界麵的構建： 介紹如何通過精確的化學氣相沉積（CVD）或溶液法製備具有明確界麵的核殼結構催化劑，以實現反應物在外部殼層激活，而在內核層進行深度轉化，從而有效抑製副反應。 第四章：光催化與電催化：麵嚮可持續能源轉化的界麵科學 本章將視角轉嚮光電驅動的催化過程，強調瞭催化劑材料在能量轉換中的關鍵角色。 1. 光催化劑的載流子分離與傳輸： 深入探討瞭拓撲絕緣體、二維材料（如MXenes、過渡金屬硫化物）在光催化領域的新應用。重點分析瞭如何通過構建異質結（Type-II結或Z型結）來有效分離光生載流子，延長載流子壽命。 2. 電催化劑的錶麵動力學： 針對析氫反應（HER）和析氧反應（OER），詳細比較瞭貴金屬（Pt、Ir）與非貴金屬基催化劑的電化學性能。闡述瞭在不同電位下，錶麵中間體物種（如OH, OOH）的自由能麯綫對整體反應動力學的控製機製。 3. 原位錶徵技術在光/電催化研究中的應用： 強調瞭使用原位X射綫吸收譜（XAS）、拉曼光譜和傅裏葉變換紅外光譜（FTIR）來實時監測催化劑在工作狀態下的結構和電子態變化的必要性。 第五章：機器學習與高通量篩選在催化劑發現中的應用 麵對龐大的材料設計空間，本章介紹瞭計算化學與數據科學如何加速新催化劑的發現。 1. 描述符的構建與降維： 如何從復雜的原子環境（如配位數、鍵長、d帶中心）中提取對催化性能有決定性影響的物理化學描述符。重點介紹基於密度泛函理論（DFT）計算的特徵工程方法。 2. 機器學習模型的建立與優化： 介紹瞭監督學習（如隨機森林、高斯過程迴歸）在預測催化劑活性（如吸附能、活化能）中的應用。討論瞭如何利用小樣本學習技術來處理實驗數據稀疏的問題。 3. 高通量實驗與自動化： 描述瞭機器人驅動的高通量閤成與篩選平颱如何與計算模型相結閤，形成“計算-閤成-測試”的閉環優化流程，以快速迭代和優化催化劑配方。 結語： 本書旨在為從事催化劑研發的科研人員和高年級學生提供一個全麵、深入且麵嚮未來的視角，以應對能源、環境和精細化工領域對高效催化係統的迫切需求。書中所有內容均建立在紮實的物理化學原理之上，並結閤最新的實驗和計算成果進行闡述。

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這本《[書名]》簡直是為我們這些化學專業的學生量身定做的寶典！我記得我剛拿到這本書的時候，就被它清晰的排版和詳盡的圖示深深吸引住瞭。不同於市麵上那些晦澀難懂的教材，這本書真正做到瞭“圖文並茂”。它不僅僅是羅列實驗步驟，更深入地解釋瞭每個實驗背後的理論原理，這對於我們理解實驗現象至關重要。比如，在講到滴定分析時，書裏不僅有詳細的操作步驟，還配有高精度的滴定麯綫圖解，讓你一目瞭然地看到等當量點的判斷依據。而且，它非常注重安全規範，每一個實驗開始前都有醒目的安全注意事項，讓人在操作時心裏有底。我特彆欣賞它在“數據處理與誤差分析”這一章的詳盡講解，它教會瞭我如何科學地看待實驗結果，而不是簡單地記錄數據。這本書確實幫助我從一個隻會照本宣科的“操作員”成長為一個真正懂得科學探究的實驗者。我強烈推薦給所有正在學習基礎化學實驗的同學，相信它會成為你們實驗桌上的得力助手。

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這本書的文字風格非常平實流暢，沒有那種高高在上的學術腔調，讀起來非常舒服。我尤其欣賞它在介紹一些經典實驗時，加入的曆史背景和科學傢的探索曆程。比如，在講到相律實驗時，它簡略地描述瞭吉布斯是如何一步步推導齣這個重要規律的。這些“花邊”知識雖然不是實驗操作的必需品，但卻極大地激發瞭我的好奇心和求知欲，讓我意識到我們正在做的這些操作，是人類智慧積纍的結晶。此外，這本書的附錄部分也做得非常齣色，包含瞭很多常用的物理常數錶、單位換算以及各種標準麯綫的參考圖。這對於我們在有限的考試時間內快速查閱資料、保證計算準確性，提供瞭極大的便利。總之，它在學術深度和可讀性之間找到瞭一個完美的平衡點。

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說實話，我以前覺得實驗書都大同小異，無非就是寫著“取樣”、“加熱”、“冷卻”、“記錄”。但這本《[書名]》完全顛覆瞭我的刻闆印象。它的章節劃分不是簡單的按實驗類型來組織，而是更多地側重於考察學生對某一特定化學原理的掌握程度。例如，它將涉及熱力學平衡的實驗放在一起講解，這使得我們可以從不同角度去驗證同一個物理化學概念，加深理解。我特彆喜歡它對“儀器的校準與維護”部分的關注。很多教材會忽略這一點，但實際上，儀器的狀態直接決定瞭實驗結果的可靠性。這本書詳細介紹瞭pH計、分光光度計等常用儀器的日常維護和標準校準流程，這對於培養我們規範的實驗習慣至關重要。讀完這一部分，我纔真正明白，一個精確的實驗背後，隱藏著多少對細節的把控和對設備尊重的態度。

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對於我這種對實驗細節有強迫癥傾嚮的人來說，《[書名]》簡直是完美契閤。我喜歡它對“空白實驗”的強調。在很多復雜測定中，我們必須先進行空白實驗來排除溶劑、試劑或儀器本身引入的背景乾擾。這本書把空白實驗的重要性放在瞭非常突齣的位置，並用圖錶清晰地展示瞭扣除空白值前後數據差異的巨大影響。而且，在涉及定量分析的實驗中，它非常細緻地給齣瞭最小可測定濃度（LOD）和綫性迴歸係數（R^2）的意義和計算方法，而不是僅僅給齣公式讓你去套用。它真正做到瞭授人以漁，教會我們如何驗證我們實驗結果的“有效性”和“可靠性”。這本書讓我明白瞭，實驗的價值不僅在於得到一個數字，更在於我們理解這個數字是如何産生的，以及它在多大程度上可以被信任。

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拿到這本《[書名]》後，我最大的感受是“嚴謹與實用並重”。作為一名剛剛接觸實驗的本科生，我常常因為操作不熟練或者理論知識不夠紮實而感到手足無措。然而，這本書的編排邏輯非常貼閤實驗教學的實際進度。它從最基礎的玻璃儀器清洗、溶液配製開始，循序漸進地引入復雜的電化學測量、光譜分析等高級實驗。最讓我感到驚喜的是，它為每一個實驗都提供瞭“預期結果”和“常見問題及解決辦法”的欄目。這簡直是救星啊！多少次，我的實驗數據總是偏離標準值，讓我百思不得其解。有瞭這本書的指導，我能快速定位問題所在，比如是溫度控製不當，還是試劑純度齣瞭岔子。這種即時反饋機製極大地提升瞭我的實驗效率和信心。毫不誇張地說，這本書陪伴我度過瞭無數個在實驗室裏摸索的夜晚，它更像一位經驗豐富、耐心細緻的導師，隨時在我身邊提供指引和支持。

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