Adsorption of Inorganics at Solid-Liquid Interfaces

Adsorption of Inorganics at Solid-Liquid Interfaces pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Ann Arbor Science Publishers
作者:Marc A. Anderson
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1981-12
价格:0
装帧:Hardcover
isbn号码:9780250402267
丛书系列:
图书标签:
  • Adsorption
  • Inorganic Chemistry
  • Solid-Liquid Interfaces
  • Surface Chemistry
  • Environmental Chemistry
  • Materials Science
  • Colloid Science
  • Water Treatment
  • Environmental Science
  • Interface Science
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具体描述

好的,这是一份关于一本假想的、主题为“矿物与有机物在固体表面相互作用的动力学与热力学研究”的图书简介。这份简介将深入探讨该领域的前沿课题,旨在吸引化学、材料科学、环境科学以及地球科学领域的专业读者和研究人员。 --- 书名:《矿物与有机物在固体表面相互作用的动力学与热力学研究》 摘要 本书旨在全面、深入地探讨矿物表面与有机分子之间复杂的界面物理化学过程。在自然界和工程应用中,固体表面的吸附、解吸、转化和反应是驱动诸多关键过程(如污染物迁移、营养物质循环、催化作用、材料功能化)的基础。本书的独特之处在于,它不仅系统梳理了经典的热力学吸附模型,更侧重于解析驱动这些过程的微观动力学机制。我们将整合先进的实验技术与计算模拟方法,揭示界面结构、溶剂效应以及外部条件(如pH、离子强度、温度)如何调控吸附的特征与速率。 核心主题与内容结构 第一部分:界面基础理论与结构解析 本部分为后续深入讨论奠定理论基础,重点关注固体/液体界面的固有属性以及有机物吸附的宏观热力学描述。 第一章:固体/液体界面的基本概念与表征 1.1 界面结构: 介绍矿物表面官能团的化学本质(如羟基、羧基、胺基),以及溶剂分子(水)在界面处的重构和排布。探讨电荷分布、零点电荷(IEP)以及表面电荷密度的形成机制。 1.2 表面能与界面张力: 阐述不同晶面(Miller Indices)的表面能差异如何影响吸附位点的选择性。引入Young方程和接触角测量在评估表面亲疏性中的作用。 1.3 经典热力学模型: 详细解析Langmuir、Freundlich、Temkin等吸附等温线的适用条件与局限性。重点讨论双层模型(DLVO理论的扩展)在解释电荷依赖性吸附中的应用,并引入Gouy-Chapman-Stern模型来量化双电层结构。 第二章:有机分子在矿物表面的吸附热力学 2.1 官能团的特异性相互作用: 区分配位键合(内层与外层)、静电引力/斥力、范德华力、氢键和疏水相互作用。着重分析不同有机酸、胺类和多环芳烃(PAHs)与常见氧化物(如TiO2, Al2O3, Fe3O4)的结合模式。 2.2 溶剂效应与竞争吸附: 探讨水分子作为竞争吸附剂的角色,以及有机溶剂或添加剂对吸附容量和选择性的影响。分析熵驱动的疏水吸附机制。 2.3 界面反应热力学: 引入表面络合模型(Surface Complexation Models, SCMs)用于精确拟合不同pH值下的吸附数据,并计算关键的表面反应平衡常数。 第二部分:界面过程的动力学机制 本部分是全书的精髓所在,聚焦于吸附和解吸的速率限制步骤、活化能和过渡态理论,是理解污染物迁移速率的关键。 第三章:吸附动力学与速率控制步骤 3.1 经典动力学模型: 阐述准一级、准二级反应模型在拟合吸附数据中的应用,并讨论其物理意义的局限性。 3.2 扩散控制机制: 深入分析外部扩散(液相到颗粒表面)和内部扩散(孔隙扩散或表面迁移)在速率控制中的作用。引入颗粒内扩散系数的测定方法。 3.3 异质反应动力学: 探讨表面反应的活化能景观。使用Elovich方程和颗粒拟合模型来描述复杂、非均相的表面反应速率。 第四章:高级动力学表征技术 4.1 时间分辨光谱技术: 介绍利用表面增强拉曼光谱(SERS)、时间分辨荧光技术直接观测界面动态过程的方法。重点关注它们如何揭示吸附中间态的形成与转化。 4.2 振动光谱学与表面异质性: 结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和表面声学波(SAW)技术,探究吸附物在不同能量位点上的停留时间分布。 4.3 脉冲响应与吸附/解吸循环: 设计实验方案,通过监测穿透曲线或解吸速率随时间的变化,来量化吸附的可逆性和持久性。 第三部分:计算模拟与微观机理解析 本部分将介绍如何利用计算工具来弥补实验测量的局限性,提供原子尺度的洞察。 第五章:第一性原理计算与分子模拟在界面研究中的应用 5.1 密度泛函理论(DFT)计算: 详细介绍如何使用DFT计算有机分子与矿物晶面(如(100),(110))之间的结合能、最优几何构型以及电子转移特征。重点分析配位键的性质。 5.2 分子动力学(MD)模拟: 阐述如何构建包含水分子、离子和有机物的固-液界面模型。应用MD模拟来计算界面处的电荷密度剖面、有机分子的扩散系数以及表面润湿性。 5.3 蒙特卡洛(MC)模拟: 解释如何使用MC方法模拟多组分体系中的吸附平衡,特别是用于验证和优化复杂的表面络合模型参数。 第六章:动态界面过程的理论建模 6.1 反应网络构建: 结合动力学数据和DFT计算结果,构建多步骤反应网络,区分物理吸附、化学吸附、表面诱导转化和解吸过程。 6.2 跨尺度建模: 介绍如何将原子尺度的计算结果(如结合能)映射到介观尺度的反应速率常数,从而实现对宏观过程的预测。 应用前景 本书的最终目标是将基础的界面化学原理转化为可操作的工程和环境解决方案。内容将辐射到: 1. 环境修复: 优化活性炭、生物炭或纳米材料对水体和土壤中有机污染物的去除效率。 2. 地质过程: 理解有机质对矿物风化速率、元素生物地球化学循环的影响。 3. 材料科学: 指导功能化纳米颗粒的合成,确保有机涂层在特定环境下的稳定性和选择性。 目标读者 本书适合于高年级本科生、研究生、博士后研究人员,以及在环境工程、材料化学、土壤科学、水化学和地球化学领域工作的专业人士。要求读者具备基础的物理化学和无机化学知识。 ---

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读后感

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用户评价

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初读这本书的绪论部分,我立刻体会到作者在构建知识体系上的匠心独运。它不像许多教科书那样直接抛出复杂的理论模型,而是采取了一种非常平缓且富有逻辑的引导方式,仿佛一位经验丰富的导师,先为你勾勒出整个固液界面现象的宏观图景,然后再逐步深入到微观的分子间作用力。作者对“为什么选择这个角度来阐述”的解释极为透彻,这让读者在学习过程中,能够清晰地理解每一个概念背后的历史发展脉络和关键性的科学假设。特别是关于双电层结构的讨论,作者没有满足于标准的德拜-休克尔模型,而是花了大量篇幅去对比和批判性地分析了非零体积离子、溶剂化效应以及离子排列对界面性质的修正作用,这种深度剖析远超出了我之前接触的任何教材。书中对于实验方法的引入也做得非常自然,它不是简单地罗列仪器参数,而是结合具体的吸附体系,解释为什么偏偏选择例如表面等离子体共振(SPR)或者原子力显微镜(AFM)这样的技术来捕捉瞬态或亚稳态的界面信息。这种理论与实践紧密结合的叙事方式,极大地提升了知识的鲜活性和可操作性,让人感觉自己不是在啃书本,而是在跟随一位真正的研究者进行一次深度的学术漫游。

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这本书的语言风格简直就是一场高水平的学术辩论会,作者的措辞精炼,逻辑链条严密得像是数学证明过程,但又巧妙地运用了比喻和类比,使得原本晦涩的物理化学概念变得生动起来。它绝对不是那种旨在取悦大众读者的科普读物,而是面向领域内专业人士的深度对话。每一章的结尾都设置了“开放性问题与未来展望”的小节,这些问题往往直指当前研究的前沿瓶颈,既是对本章知识的巩固,更像是向读者发出的邀请——“接下来,我们该如何继续探索?”这种互动式的设计极大地激发了我的批判性思维。比如,在讨论水的结构在固体表面如何重排时,作者引用的电子显微镜图像和分子动力学模拟结果的结合分析,让我对“界面的水合层”有了颠覆性的认识。我发现,很多我过去凭感觉理解的概念,在这本书里都被严谨的计算和实验数据所佐证或修正。阅读过程中,我常常需要停下来,对照着我自己的实验数据去反复审视作者的论点,这种强烈的思维碰撞感,是很多其他书籍无法给予的,它迫使你不断地审视和提升自己的研究深度。

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如果从实用性角度来评价,这本书无疑是一部“硬核”的实战手册。它超越了纯粹的理论探讨,大量的篇幅被分配给了对实验数据处理和模型拟合的详细指导上。例如,在关于吸附等温线的章节,作者不仅仅罗列了Langmuir、Freundlich等经典模型,更重要的是,他详细阐述了如何在非理想溶液条件下,如何识别模型失效的点,以及何时应该转向更复杂的两点或三点模型。书中对于误差分析和不确定性量化的讲解也非常到位,这对于需要发表高水平论文的研究生和青年学者来说,简直是无价之宝。作者提供的附录部分,更是体现了其体贴入微之处,里面包含了几个关键计算步骤的详细推导,避免了读者在查阅核心内容时被繁琐的数学推导所中断。更难得的是,作者在提及某些常用的计算工具或软件库时,会给出非常中肯的评价,指出它们的优缺点,而不是一味推崇。总而言之,这本书与其说是一本教材,不如说是一位导师手把手教你如何设计一个严谨的吸附实验,如何解读那些模棱两可的数据,并最终将研究成果转化为可靠的科学结论的实操指南,其知识的密度和工具价值都达到了极高水平。

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这本书在处理不同类型无机物吸附案例时的广度和深度,着实令我感到惊喜。它并非只专注于某一类物质,而是覆盖了从简单的金属氧化物到结构复杂的层状硅酸盐,再到带有特定晶格缺陷的半导体材料等多个维度。其中对pH值影响的论述尤其精彩,作者通过详细的电荷平衡方程和表面络合模型,清晰地揭示了溶液酸碱度如何通过改变表面电荷密度和配位环境,从而主导了吸附过程的方向和程度。我特别欣赏的是,作者在介绍具体的矿物表面时,会穿插引用一些近十年的前沿文献,确保了信息的时效性。例如,在讨论特定重金属离子在锰氧化物表面的吸附机制时,书中不仅仅停留在离子交换或静电引力,而是深入探讨了表面络合的配位几何结构,甚至提到了在特定光照条件下可能发生的氧化还原反应。这种细致入微的层级分析,避免了对复杂体系的过度简化,使得书中呈现的知识体系更加接近真实世界的复杂性。对于任何想要深入研究环境修复或材料科学中界面行为的科研人员来说,这本书无疑提供了一个极具参考价值的知识库和方法论框架。

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这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴,色彩的搭配大胆而富有层次感,那种深邃的蓝色和沉稳的灰色交织在一起,仿佛能让人联想到矿物晶体在液体中缓缓沉降的场景。装帧的质感也极为考究,硬壳的触感让人感到一种专业和沉甸甸的分量,这显然不是那种追求轻薄快速的快餐读物。我拿起它时,首先被吸引的是书脊上那醒目的标题字体,设计得既现代又不失学术的严谨性,让人一眼就能感受到内容的深度。内页的纸张选择也非常到位,米白色的纸张有效降低了长时间阅读带来的视觉疲劳,而且印刷的清晰度极高,即便是最细微的图表和公式,也呈现出锐利的线条,这对于需要仔细研读复杂机理的读者来说,无疑是一个巨大的加分项。书的开本设计也恰到好处,既方便在实验台边随时翻阅参考,又保证了图文排版的空间足够宽敞,整体感觉就是出版方对这本书的定位非常明确——这是一本值得收藏和反复参考的案头必备工具书。如果说有什么可以稍微挑剔的,或许是侧边裁切的工艺再光滑一些会更完美,但瑕不掩瑜,就包装和视觉传达而言,它已经达到了专业书籍中的顶尖水准,让人在阅读之前就已经充满了期待和敬畏感。

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