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多孔材料電化學
	曾用價	128.00
	齣版社	科學齣版社
	版次	1
	齣版時間	2018年05月
	開本	16
	作者	（西）安托尼奧
	裝幀	平裝
	頁數	278
	字數	360000
	ISBN編碼	9787030572547

內容介紹
本書主要涉及多孔材料中的電化學研究及應用，目的是提供多孔材料的電化學研究手段，結閤理論模型分析多孔材料的氧化還原過程及其電化學應用。作者圍繞多孔材料電化學的主題，對不同體係，結閤多孔材料特徵與電化學行為，進行瞭詳細的描述，並綜述瞭相關研究進展。內容包括多孔材料的電化學過程及研究方法、典型多孔材料體係的電化學研究及進展、多孔材料的電化學應用等幾部分。

目錄
目錄
第1章 多孔材料與電化學 1
1.1 多孔材料的概念及分類 1
1.2 混閤多孔材料 2
1.3 電化學和多孔材料 3
1.4 多孔材料閤成 4
1.5 材料改性電極 5
1.6 電極改性材料 6
1.7 電化學的常規思路 7
1.8 擴散相關的問題 9
1.9 伏安法和相關技術 10
1.10 電阻和電容效應 13
1.11 電化學阻抗圖譜 17
1.12 其他技術 21
第2章 多孔材料的電化學過程 22
2.1 引言 22
2.2 常規方法 23
2.3 連續層 25
2.4 微觀非均勻相沉積物 28
2.5 物質分布 32
2.6 修正 34
2.7 分形錶麵 35
第3章 電催化 39
3.1 引言 39
3.2 錶麵限定物質的電催化 40
3.3 多孔材料微觀顆粒沉積物的電催化 41
3.4 多孔材料微觀異相沉積物的電催化模型：穩態法 49
3.5 多孔材料微觀異相沉積物的電催化模型：暫態法 51
3.6 電催化機理 53
第4章 矽酸鋁的電化學 58
4.1 引言 58
4.2 沸石 58
4.3 沸石相關物質的電化學 60
4.4 拓撲結構的氧化還原異構體 62
4.5 物質分布 65
4.6 介孔材料 68
4.7 相關材料的電化學 70
4.8 形態分析：瑪雅藍問題 70
第5章 金屬有機骨架材料的電化學 81
5.1 引言 81
5.2 MOFs的離子插入-驅動電化學過程 82
5.3 MOFs材料的金屬沉積電化學 86
5.4 傳感與電催化 95
第6章 多孔氧化物及其相關材料的電化學 100
6.1 引言 100
6.2 金屬氧化物及羥基氧化物的電化學 100
6.3 層狀氫氧化物及相關材料的電化學 105
6.4 POMs 的電化學 109
6.5 摻雜材料的電化學 111
6.6 多孔陽極化金屬氧化物膜 113
6.7 金屬氧化物及相關材料的電催化 118
6.8 特徵位點的電化學 119
第7章 多孔碳和納米管的電化學 124
7.1 碳基電化學材料 124
7.2 多孔碳 124
7.3 碳納米管和納米帶 126
7.4 富勒烯 130
7.5 富勒烯和納米管的直接電化學閤成 134
7.6 電容響應 135
7.7 碳的功能化 136
7.8 電催化活性 139
第8章 多孔聚閤物和雜化材料的電化學 146
8.1 有機-無機雜化材料和納米復閤材料 146
8.2 多孔聚閤物 147
8.3 基於導電有機聚閤物改性的雜化材料 148
8.4 基於導電聚閤物改性的雜化材料 153
8.5 雜化體係中聚閤過程的電化學監測 159
8.6 多孔固體中金屬和金屬氧化物納米顆粒的分散 165
第9章 電化學傳感器與多孔材料 172
9.1 電化學傳感器 172
9.2 多孔材料的氣體傳感器 172
9.3 固態pH 和離子選擇性電極 177
9.4 電流傳感 178
9.5 伏安傳感與選擇性 181
9.6 對映選擇性電化學傳感器 186
9.7 電子體係中的電化學模型 191
第10章 超級電容器、電池、燃料電池及相關應用 195
10.1 電能的儲存和轉換 195
10.2 電容器和超級電容器 195
10.3 鎳電池 199
10.4 鋰電池 201
10.5 燃料電池 207
10.6 電共生 212
第11章 多孔材料的磁電化學和光電化學 214
11.1 磁電化學 214
11.2 光電化學 218
11.3 光能和氧化還原過程 221
11.4 光電化學電池 222
11.5 電化學誘導發光和電緻變色材料 223
11.6 電催化過程的光化學調製 227
第12章 用於電閤成和環境整治的微孔材料 232
12.1 電閤成 232
12.2 涉及多孔電極的電解工藝 232
12.3 電催化過程 233
12.4 析氧反應 233
12.5 析氫反應 235
12.6 乙醇電催化氧化 235
12.7 汙染物的電化學降解 235
12.8 降解/生成 237
12.9 光電化學降解 238
參考文獻 241

在綫試讀
第1章 多孔材料與電化學
　　1.1 多孔材料的概念及分類
　　20世紀60年代以來，多孔材料因其在科技應用中大量使用而廣受關注。廣義來說，術語“孔”代錶瞭錶觀連續材料中的有限空間或空腔。多孔材料涵蓋瞭無機化閤物(如矽酸鋁)、生物膜及組織。根據國際純粹與應用化學聯閤會(IUPAC)的定義，多孔可根據孔徑分為三類：微孔(小於2nm)、介孔(2～50nm)及大孔(大於50nm)。
　　2005年的國際先進技術材料會議上討論瞭多孔材料，包括礦物質黏土、矽酸鹽、矽酸鋁、有機矽、金屬、矽、金屬氧化物、碳及碳納米管、高聚物及配位聚閤物或金屬有機骨架材料(MOFs)、金屬及金屬氧化物納米顆粒、薄膜材料、生物膜及單成岩等(Zhao，2006)。
　　新型多孔材料的基礎和應用研究主要是為瞭改善模闆閤成策略、多孔材料分子水平的化學修飾、具有可控內部納米空間金屬及其氧化物納米結構的構築，孔徑在微孔至介孔範圍的金屬有機骨架結構的綜閤設計等。多孔材料適用於傳感器、催化、尺寸和形狀的選擇性吸附及試劑吸附、儲氣、電極材料等(Eftekhari，2008)。由於很多材料均可歸類為多孔材料，所以采用的分類方法也有多種。例如，根據孔隙形狀在材料中的分布，可分為常規和非常規多孔材料；而根據孔徑大小的不同，又可分為均勻和非均勻尺度的多孔材料。
　　從結構的角度看，多孔材料可看作是由構建單元按照一定的順序堆砌而成的納米至厘米級材料。多孔材料包括矽酸鋁或金屬有機骨架結構高度有序的晶體結構、無定形的溶膠凝膠化閤物、高聚物及縴維等。本章將重點討論具有多孔結構的材料，不涉及沒有微孔或介孔結構的離子嵌入型固體，如Scholz等(2005)綜述的聚金屬氰化物的電化學。為瞭係統地從電化學角度進行討論，本章中多孔材料將被分為以下幾大類：①多孔矽酸鹽和鋁矽酸鹽；②多孔金屬氧化物及相關化閤物(包括柱狀氧化物、片狀氫氧化物和聚閤金屬氧絡閤物)；③金屬有機骨架材料；④多孔碳、納米管和富勒烯；⑤多孔有機聚閤物和雜化材料。
　　雖然上麵的分類不能包括所有的多孔材料，但已盡可能地涵蓋瞭絕大多數已展開電化學研究的多孔材料。此外，自1990年以來，金屬及其氧化物納米結構內部納米空間可控構築方法吸引瞭越來越多的關注。而各種各樣納米尺度的多孔結構，如樹形大分子、交聯及核-冠納米顆粒、雜化共聚物，以及籠形超分子正是目前的研究熱點(Zhao，2006)。這些納米結構的部分多孔材料將在本書提及，由於章節有限，我們將在彆處介紹關於這些材料電化學的詳細研究。
　　多孔材料*為顯著的特徵是涉及高效錶麵/體積關係，通常被錶述為比錶麵積(單位質量材料所具有的麵積)，常通過氮氣吸附-脫附量進行測量。比錶麵積分析測試方法有BET法(Brunauer-Emmett-Teller)、Langmuir法和凱氏定氮法；微孔體積測量方法有t-plot圖法、D-R法(Dubinin-Astakhov)；介孔尺度測量方法有BJH法(Barrett-Joyner-Halenda)(Leroux et al.，2006)。錶1.1總結瞭幾種多孔材料的比錶麵積值。
　　錶1.1 幾種多孔材料的比錶麵積值
　　1.2 混閤多孔材料
　　多孔材料化學涉及多種體係，本書中將這些體係歸類為混閤體係，通過不同結構部分的組閤，使初始多孔材料的性能發生顯著改變。本章對不同材料的總結如下：①復閤物:指通過在多孔材料和其他組分中加入黏結劑而形成具有一定用途的混閤物。這種方法通常被用於製備復閤電極。②功能化材料:指通過在多孔基底上添加官能團而形成的材料。③包埋材料:分子客體被包埋在多孔主體材料的空腔內。④摻雜材料:材料的結構組分被摻雜材料部分取代或者外部組分作為間隙離子進入初始材料。因此，如將氧化釔摻雜到氧化鋯中可用於O2電位的測定，也用於描述聚閤物和納米碳中Li+的嵌入。⑤嵌入式材料，不同的納米結構材料附著於多孔基體上。例如，由金屬和金屬氧化物納米顆粒生成的沸石和介孔矽酸鹽，或嵌插在層狀氫氧化物之間的有機聚閤物。
　　上述大部分體係可以描述為是利用另一種成分對初始多孔材料進行改性而得到的。在這種形式上，閤成過程可以分為網狀改性、網狀建立和網狀功能化。初始材料與另一種組分組閤形成一種新的連接體係稱為網狀改性。兩種組分的單元組裝過程即為網狀建立。網狀功能化指被選分子團附著在主體多孔材料上，而不會改變初始多孔材料的結構。
　　1.3 電化學和多孔材料
　　雖然前麵所提到的材料的物化性能和結構性能各不相同，但是可以通過電化學方法對其進行研究，並應用於電化學領域。在大多數情況下，多孔材料可以通過電化學方法閤成、改性或者功能化。與多孔材料科學相關聯的電化學可以總結如下：①用於分析多孔材料錶麵的組分和結構信息的電化學分析方法；②用於製備多孔材料或對其改性的電閤成法；③用於閤成和傳感的電催化劑的設計；④光化學和磁化學性質的錶徵；⑤電化學、電光等傳感器的設計；⑥電極材料和燃料電池等多孔材料的設計；⑦電容器、電-光設備、太陽能電池等的設計。
　　電化學與多孔材料科學的關係可以根據三個主要方麵分組，其分組如圖1.1所示。應當注意，電閤成方法可用於製備金屬負極中的多孔氧化層、金屬有機骨架結構(Mueller et al., 2006)、層狀雙氫氧化物(LDHs)(Yarger et al., 2008)和多孔碳(Kavan et al., 2004)等多種材料。此外，多孔材料可以通過電化學輔助過程進行改性、功能化或摻雜(參閱下文)，得到新的材料。
　　圖1.1 電化學和多孔材料科學間關係的示意圖
　　電化學方法同樣可以用於分析多孔材料。伏安法及相關技術主要用於研究液相中物質的反應機理，而阻抗技術被廣泛用於腐蝕和金屬錶麵研究。在過去的幾十年裏，微粒子伏安法(Scholz et al.,1989a,b)的發展增加瞭可用的研究方法。該方法通過記錄被機械地轉移到惰性電極錶麵的固體材料的伏安響應，來獲得固體的化學組成、礦物成分和形貌信息(Scholz and Lange, 1992; Scholz and Meyer, 1994,1998;Grygar et al., 2002; Scholz et al., 2005)。該領域的*新發展包含電活性材料的絕對定量組分(Doménech et al., 2004a, 2006a)和附著於固態網狀物上的電活性材料的拓撲分布(Doménech et al., 2009)的測定。
　　多孔材料的電化學應用涉及傳導(電-光、磁-光設備)和傳感、氣體生産及存儲、産業化電閤成和汙染物降解等重要問題。在分析領域，多孔材料能夠用於電分析技術(電位測定法、電流測定法)來測定多種分析物，包括從氣體成分到汙染物，以及用於組織工程學測定DNA 序列、細胞標誌物和醫學診斷(Zhao, 2006)。多孔材料不僅在電池、電容器、超級電容器和燃料電池中有所應用，在微電子産業中先進集成電路的高性能介質材料的製備中也有所應用。
　　1.4 多孔材料閤成
　　雖然傳統閤成方法能夠用於製備多種多孔材料，但是模闆閤成法的齣現使閤成方法呈爆炸式發展。模闆閤成法通常包括兩個步驟，首先使用一種促使多孔材料嚮著目標結構生長

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