纳米光催化及光催化环境净化材料

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出版者:7-122
作者:刘春艳
出品人:
页数:153
译者:
出版时间:2008-2
价格:20.00元
装帧:
isbn号码:9787122016836
丛书系列:
图书标签:
  • 化学
  • 纺织品回用
  • 材料
  • 实验
  • 纳米光催化
  • 光催化
  • 环境净化
  • 材料科学
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  • 纳米材料
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  • 空气净化
  • 能源环保
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具体描述

纳米光催化及光催化环境净化材料,ISBN:9787122016836,作者:刘春艳 编

《量子点合成与性能调控:面向能源与传感的新进展》 书籍简介 本书全面、深入地探讨了量子点(Quantum Dots, QDs)材料的合成方法、光物理/化学性质的精细调控,及其在新能源转化和高灵敏度传感领域的最新应用进展。全书聚焦于解决当前量子点技术发展中面临的关键挑战,旨在为材料科学、化学工程、物理学以及相关应用领域的研究人员和工程师提供一本内容详实、理论与实践紧密结合的参考著作。 第一部分:量子点基础理论与通用合成策略 本书首先奠定了理解量子点功能特性的理论基础。详细阐述了量子限域效应(Quantum Confinement Effect)的物理内涵及其对半导体纳米晶光学特性的决定性影响。深入剖析了电子-空穴复合过程、激子动力学以及表面态对发光效率和光稳定性的调控机制。 在合成策略方面,本书详尽比较了溶液法(如热注射法、微乳液法、绿色合成法)与固态法(如机械化学法、高温烧结法)的优缺点。重点阐述了如何通过精确控制反应温度、配体化学和反应时间,实现对量子点尺寸、形貌(球形、棒状、核壳结构)的“纳米尺度的魔术”控制。特别地,书中用大量篇幅介绍了新型配体(Ligands)的设计原理及其在稳定量子点表面、钝化缺陷态中的关键作用,并探讨了新型无毒配体替代传统长链有机配体的研究方向。 第二部分:性能调控的精细化手段 要实现量子点的实用化,性能的稳定性和多样化是核心。本部分深入剖析了多种实现量子点功能优化的前沿技术: 1. 核壳(Core/Shell)结构的设计与工程: 详细介绍了常见的核壳结构组合(如CdSe/ZnS, InP/ZnS, Perovskite QDs)的生长机理。重点分析了壳层材料对核层带隙的有效钝化、能量转移效率的提升以及对光/化学降解的保护作用。书中通过分子动力学模拟和第一性原理计算的结果,直观展示了界面电子态的重构如何影响载流子的分离与复合。 2. 表面功能化与异质结构建: 探讨了如何通过化学接枝、共价键合等方式,将特定的官能团引入量子点表面,使其能够与生物分子、聚合物基质或催化活性中心有效结合。此外,书中还系统总结了构建量子点异质结(Heterojunctions)的方法,如通过界面电子转移促进光生载流子分离,这是提升光电转换效率的关键技术。 3. 缺陷工程与发光机制的深入理解: 聚焦于缺陷态在发光中的双重角色——既是淬灭中心,有时又是特定发射源(如深蓝光发射)。通过高分辨光谱技术(如时间分辨光致发光光谱、X射线吸收精细结构谱),本书揭示了不同类型缺陷(空位、间隙原子、表面悬挂键)的电子结构特征及其对发射光谱的影响,为“缺陷工程”提供了理论指导。 第三部分:面向能源转化的应用前沿 量子点因其优异的光捕获能力和可调谐的发射光谱,在可再生能源领域展现出巨大潜力。 1. 光伏器件: 详细分析了量子点敏化太阳能电池(QDSCs)和量子点薄膜太阳能电池的工作原理。重点讨论了电荷提取效率的瓶颈,并展示了如何通过优化能级匹配、引入界面缓冲层来降低复合率,提高开路电压和短路电流。书中收录了近年来效率突破性进展的案例分析,并探讨了叠层结构(Tandem Cells)的设计思路。 2. 光催化制氢与二氧化碳还原: 本部分将量子点视为高效的光吸收剂和电子供体。阐述了量子点光催化剂体系的构建,包括将量子点与贵金属纳米粒子(如Pt, Au)、金属氧化物(如TiO2, g-C3N4)构建复合催化剂的策略。通过对比光生电子的传递速率,论证了界面电子转移对催化反应活性和选择性的决定性影响。书中还包含了对光催化剂稳定性和可重复使用性的深入评估方法。 第四部分:高灵敏度传感与成像技术 量子点的高亮度、窄带发射和优异的光稳定性使其成为理想的传感探针。 1. 生物分子与化学传感: 系统介绍了基于荧光淬灭(FRET)、荧光增强或光热效应的量子点传感机制。涵盖了对重金属离子、特定蛋白质标志物、核酸序列的快速、高灵敏度检测方法。书中特别强调了量子点在pH敏感、氧化还原环境响应性探针设计中的应用实例。 2. 新型生物成像技术: 阐述了量子点在活细胞和体内成像中的优势(如避免光漂白、多通道并行成像)。详细介绍了将量子点表面修饰至具有特定靶向性的配体(如叶酸、抗体),以实现对癌细胞或特定组织的高选择性标记。此外,书中还探讨了近红外(NIR)发射量子点在深层组织成像中的优势和面临的生物安全性挑战。 总结与展望 全书最后对当前量子点研究的瓶颈,如大规模、低成本、高均匀性合成的工业化挑战,以及长期使用的光稳定性和环境毒性问题进行了深入的批判性分析。并对未来量子点材料在量子信息技术、柔性电子学等新兴交叉领域的应用潜力进行了展望。本书力求在理论深度和应用广度之间取得平衡,为推动量子点技术从实验室走向实际应用提供坚实的理论与技术支持。

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读后感

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用户评价

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我得承认,我对这种偏理论性的专业书籍通常抱持着一种敬而远之的态度,总觉得它们枯燥乏味,难以坚持读完。然而,拿到这本关于光催化环境净化的书后,我的看法彻底被颠覆了。这本书的结构安排堪称一绝,它没有一股脑地堆砌数据,而是采用了“问题导入——理论解析——应用实例”的渐进式教学法。在探讨空气净化、水体治理等实际应用场景时,作者并没有停留在宏观的描述,而是深入到分子层面,解析了污染物降解的路径和中间产物的生成机制。我尤其喜欢其中对“环境友好性”这一维度的关注,它不仅关注催化剂的效率,更将目光投向了材料本身的毒性与回收利用问题,体现了当代科学研究应有的责任感。阅读过程中,我多次停下来,反复思考作者提出的那些富有洞察力的观点,比如如何通过仿生设计来提升光吸收效率,或者如何利用电化学耦合手段克服光生载流子复合的难题。这些内容不仅拓宽了我的知识边界,更激发了我对现有研究范式进行反思的动力。这本书不仅仅是知识的传递,更像是一次高水平的学术对话,引人深思,让人受益匪浅。

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在阅读完这本书的大部分内容后,我深深体会到作者对推动环境技术进步的那份执着与热忱。这本书的深度远超出了我对一本专业书籍的预期,它更像是一份行业白皮书,全面扫描了当前光催化材料研究的前沿动态和未来趋势。我欣赏作者在引用文献时的包容性,不仅涵盖了经典理论,也收录了近两三年国际顶级期刊的最新突破。尤其是关于新型二维材料在光催化领域的应用展望,描绘了一幅令人振奋的未来蓝图。它成功地将理论的严谨性、实验的可操作性与应用的前瞻性完美地结合在了一起。对于我这样一名希望将自己的研究方向与可持续发展目标更紧密结合的学者而言,这本书提供了宝贵的理论支撑和创新的思路源泉。它不是简单地罗列现有技术,而是启发我们去思考如何突破现有瓶颈,构建下一代高效、低成本、环境友好的光催化体系。这本书的价值,在于它不仅仅传授知识,更重要的是点燃了我们对探索未知领域的激情。

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这本书的装帧和排版设计非常出色,纸张质量上乘,即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。更重要的是,它在图文配合方面做得非常到位。那些结构示意图、反应机理图以及实验表征图谱,无一不是经过精心挑选和制作的,清晰准确,极大地辅助了文字的阐述。我特别关注了其中关于“环境净化材料的稳定性和长效性”的讨论部分。这是一个在实际应用中常常被忽视,但又至关重要的环节。作者没有回避这一挑战,而是深入分析了材料在苛刻环境下的失活机制,并提出了一系列提高稳定性的策略,比如表面钝化和原位保护等。这些信息对于那些致力于将实验室成果转化为工业化产品的工程师和研究人员来说,具有极其重要的现实指导意义。全书的论述逻辑性极强,从基础的物理化学原理到复杂的体系构建,层层递进,让人感觉每读一页,都能感觉到自己的理解又上了一个台阶。它不仅仅是一本教科书,更像是一份凝聚了领域内顶尖智慧的“思想结晶”。

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说实话,我一直觉得光催化领域的研究门槛很高,尤其是在涉及到“纳米”这个尺度时,各种物理化学现象交织在一起,让人望而却步。但是,这本书的作者展现出了非凡的驾驭能力,他们成功地将复杂的高级概念“翻译”成了相对容易理解的语言。这本书的价值不仅仅在于罗列了大量的研究成果,更在于它构建了一个清晰的知识框架。它从基础的光生电荷理论讲起,逐步过渡到不同晶面调控、缺陷工程在提升催化活性上的作用,最后落脚到实际的工程应用。我个人对其中关于“等离激元增强效应”的章节印象最为深刻,作者用生动的比喻解释了贵金属纳米粒子如何捕获低能量光子,并将其能量有效地传递给半导体,这种教学技巧非常高明。对于那些希望快速进入该领域并想建立系统性知识体系的初学者来说,这本书无疑是一份不可多得的“导航图”。它不仅告诉你“是什么”,更告诉你“为什么”和“如何做”,这种深度和广度兼备的特点,使得它在众多参考资料中脱颖而出。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮,简约又不失科技感,那种深邃的蓝色调和光影的交错,一下子就抓住了我对前沿科学的兴趣。我本来就对材料科学领域抱有极大的热情,尤其是涉及到“光”这种清洁能源的应用,更是让我充满了期待。刚翻开第一章,我就被作者严谨的逻辑和清晰的叙述方式所折服。它不像某些技术书籍那样充斥着晦涩难懂的公式和术语,而是用一种非常平易近人的方式,将复杂的纳米结构和光催化机理娓娓道来。阅读过程中,我感觉自己仿佛进入了一个微观的实验室,亲眼见证着那些神奇的半导体粒子如何在光照下被激活,进而捕获并转化污染物。这种身临其境的阅读体验,极大地增强了我对理论知识的理解深度。作者显然在材料的制备和表征方面下了大功夫,每一个实验细节都被描述得栩栩如生,这对于正在进行相关实验的研究生来说,无疑是一本极具参考价值的“操作手册”。我特别欣赏其中对不同光催化剂性能影响因素的深入探讨,比如载体材料的选择、形貌调控对量子效率的决定性作用,这些都是目前该领域研究的热点和难点。这本书的出现,无疑为我们这些在科研一线摸索的人,指明了清晰的方向。

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参加一个二逼的环保科技设计大赛,这本书刚好够用

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