Trends in Colloid and Interface Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Miguel, M. Da Graca (EDT)/ Burrows, Hugh D. (EDT)

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:

价格:189

装帧:HRD

isbn号码:9783540005537

丛书系列:

图书标签:

• 胶体科学
• 界面科学
• 表面化学
• 纳米材料
• 分散体系
• 乳液
• 泡沫
• 吸附
• 生物界面
• 材料科学

《新兴催化技术与应用》 内容简介 本书深入探讨了当代化学、材料科学与工程领域最前沿的研究热点——新兴催化技术。聚焦于催化剂设计、反应机制解析以及工业化应用潜力，本书旨在为从事多相催化、均相催化、光催化、电催化及生物催化研究的科研人员、工程师及高年级研究生提供一份全面、深入且具有前瞻性的参考资料。 全书共分六个主要部分，共计二十章，结构严谨，逻辑清晰，兼顾理论深度与实践广度。 --- 第一部分：催化科学基础与前沿视角 (Foundations and Perspectives) 本部分首先回顾了经典催化理论，如朗缪尔-希沙夫斯基模型和过渡态理论，并在此基础上引入了理解现代复杂催化系统的必要工具。重点阐述了高通量筛选技术在催化剂发现中的应用，以及如何利用原位光谱学（如XPS、Raman、IR）实时监测催化反应过程中的活性位点演化。 第一章：现代催化理论的基石与挑战： 探讨了描述复杂界面现象的量子化学计算方法，如密度泛函理论（DFT）在预测表面吸附能和反应能垒中的局限性与突破。 第二章：人工智能在催化剂发现中的角色： 详细介绍了机器学习（ML）和数据挖掘技术如何加速新型催化材料的理性设计，包括活性预测模型（Activity Prediction Models）的构建流程。 第二部分：纳米结构催化剂的设计与调控 (Design and Control of Nanostructured Catalysts) 纳米材料因其极高的比表面积和独特的量子效应，已成为现代催化剂的主流。本部分集中讨论了精确控制纳米催化剂形貌、尺寸和表面电子结构的技术。 第三章：单原子催化剂（SACs）的合成与稳定性： 深入分析了原子级分散金属位点锚定在载体上的策略（如氮化碳、金属氧化物），以及如何通过优化配位环境来提升其抗烧结能力和催化活性。 第四章：核壳结构与中空催化剂的构筑： 阐述了模板法、刻蚀法等技术在制备具有精确孔道结构和高效质量传递能力的核壳或中空催化剂中的应用，特别关注其在“限制性催化”中的优势。 第五章：表面缺陷工程与活性调控： 探讨了如何通过热处理、离子掺杂等手段，在催化剂表面引入氧空位、边缘位点等结构缺陷，并解析这些缺陷位点如何影响关键中间体的活化能。 第三部分：能源转换领域的高效催化 (Catalysis for Energy Conversion) 面对全球能源危机和气候变化，高效、可持续的能源转换技术至关重要。本部分详细介绍了在燃料电池、CO2还原和水分解等领域的突破性进展。 第六章：电催化析氢反应（HER）与析氧反应（OER）的新材料： 重点分析了过渡金属硫化物、磷化物以及非贵金属氧化物在碱性和酸性条件下的催化性能，并讨论了影响界面电荷转移效率的因素。 第七章：二氧化碳的电化学还原（CO2RR）： 剖析了如何通过调控电极材料的电子态和表面吸附选择性，以期高效地将CO2转化为高附加值的燃料（如甲醇、乙醇或碳氢化合物），并讨论了抑制析氢副反应的策略。 第八章：高效光催化水分解制氢： 综述了基于半导体（如氮化碳、钙钛矿）和等离激元增强材料的光催化体系，关注可见光吸收效率、载流子分离与传输机制。 第四部分：环境净化与可持续化学 (Environmental Remediation and Sustainable Chemistry) 本部分聚焦于催化技术在解决环境污染和实现绿色化学过程中的应用。 第九章：挥发性有机物（VOCs）的低温催化氧化： 探讨了贵金属负载型催化剂（如Pt, Pd）和新兴的基于稀土或过渡金属氧化物的催化剂，用于在较低温度下彻底氧化有毒有机污染物。 第十章：硝基化合物和染料的催化转化： 详细研究了高效还原环境污染物（如硝基苯、偶氮染料）的催化体系，特别是利用金属纳米颗粒在水相中的异相催化效率。 第十一章：生物质的高效催化转化： 讨论了将木质纤维素等生物质原料转化为平台化合物（如羟甲基糠醛HMF、乳酸）的催化路线，涵盖了酸催化、金属催化和酶催化结合的策略。 第五部分：新兴反应模式与特殊催化 (Emerging Reaction Modes and Specialized Catalysis) 本部分介绍了超越传统热催化的新型驱动力在化学合成中的应用。 第十二章：电化学合成的新机遇： 阐述了电化学反应如何实现传统热催化难以完成的氧化还原反应，并聚焦于有机合成中C-H键活化和官能团化。 第十三章：流动化学与微反应器中的催化过程： 介绍了将高效催化剂集成到微通道反应器中的技术，以实现对反应温度、停留时间和混合的精确控制，从而提高选择性和安全性。 第十四章：机械化学催化（Mechanochemistry）： 探讨了利用机械能（如球磨）驱动固体催化反应，特别是在无需或只需少量溶剂的“无溶剂”合成中的应用潜力。 第六部分：催化剂的表征、失活与再生 (Characterization, Deactivation, and Regeneration) 成功催化剂的开发离不开对其性能和寿命的深入理解。本部分提供了先进的表征技术和实际操作中的应对策略。 第十五章：同步辐射技术在催化研究中的应用： 重点介绍了X射线吸收精细结构（XAFS）和光电子能谱（XPS）等高能物理技术如何提供关于催化剂配位结构和氧化态的精确信息。 第十六章：催化剂中毒与失活机理： 系统分析了积碳、烧结、浸渍和毒物吸附等主要失活途径，并讨论了理论模型对失活过程的预测能力。 第十七章：催化剂的在位再生技术： 详细介绍了热再生、还原再生以及新型等离子体辅助再生技术，旨在延长催化剂的使用寿命并降低生产成本。 总结与展望 (Conclusion and Outlook) 本书最后两章对当前催化科学面临的机遇与挑战进行了总结，特别是强调了跨学科合作（如与生物学、计算机科学的交叉）对于未来催化技术突破的关键性作用。本书的目的是激发读者对催化前沿问题的思考，并指导其实验设计，推动下一代高效、绿色催化技术的诞生。

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