Encyclopedia of Surface and Colloid Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Somasundaran, P. 编

出品人:

页数:8032

译者:

出版时间:2006-6

价格:3995

装帧:HRD

isbn号码:9780849396151

丛书系列:

图书标签:

• 表面科学
• 胶体科学
• 界面化学
• 材料科学
• 化学工程
• 物理化学
• 纳米技术
• 表面活性剂
• 分散体系
• 吸附现象

表面与界面科学：从基础理论到前沿应用 本书概述 本书旨在全面、深入地探讨表面与界面科学的各个核心领域，内容涵盖从基础的物理化学原理到尖端的实验技术和工业应用。它不仅为该领域的学生和研究人员提供了坚实的理论基础，也为跨学科工作者提供了理解和解决实际问题的工具。 第一部分：表面与界面基础 本部分聚焦于构成表面与界面科学的基石——热力学、动力学和结构表征。 第一章：表面热力学与界面能 本章深入解析了表面张力和界面张力的热力学基础。我们将详细讨论吉布斯吸附方程，阐明表面过量与吸附量之间的定量关系。对于液体-液体、液体-固体以及气体-固体界面的界面能，我们将探讨杨氏方程（Young's Equation）及其在润湿行为预测中的应用。此外，还将引入盖拉姆-德鲁齐模型（Gibbs-Dupré equation）来量化界面粘附功，并探讨温度和压力对界面性质的动态影响。重点内容包括：非平衡态下的界面热力学处理、临界胶束浓度（CMC）的理论预测及其对自组装过程的指导意义。 第二章：表面输运现象与动力学 本章关注界面处的物质和能量传输过程。我们将从菲克扩散定律和牛顿粘性定律出发，扩展到多孔介质和复杂流体中的界面传质。重点分析表面扩散（Surface Diffusion）的机制，包括原子/分子在晶格缺陷或特定表面位点上的迁移率。在动力学方面，我们将讨论表面反应速率论，包括Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal机制在异相催化中的应用。此外，界面粘附和去粘附的动力学过程，特别是涉及范德华力、静电力和化学键合的机制，将进行详细的剖析。 第三章：表面与界面结构表征技术 本部分详述了现代实验技术如何揭示界面结构。 光谱学方法： 重点介绍傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱在识别表面官能团和分子取向方面的能力。特别是，表面增强拉曼散射（SERS）的增强机制和实际应用将被详细阐述。X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在确定表面元素组成和化学态方面的原理和数据解释方法将作为核心内容。 显微成像技术： 扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）的成像原理及其在纳米尺度上观察表面形貌、摩擦力和局部电势方面的优势。特别是AFM在液相中研究生物分子吸附和动态过程的应用将受到关注。 衍射与散射技术： 低能电子衍射（LEED）在确定原子级表面结构方面的精确性，以及X射线反射（XRR）在测量薄膜厚度和界面粗糙度方面的应用。 第二部分：胶体科学与颗粒体系 本部分将视角转向由分散相和分散介质构成的分散体系，即胶体。 第四章：电荷、电势与双电层理论 本章是理解胶体稳定性的关键。我们将详细阐述亥姆霍兹双电层（Helmholtz Double Layer）模型，并区分亥姆霍兹层、扩散层和粘滞层。重点讨论电动电位（Zeta Potential）的测量方法及其与胶体稳定性的直接关联。斯特恩模型（Stern Model）的引入将弥补亥姆霍兹模型的不足，并引入更精确的电荷分布描述。此外，各种影响双电层结构的外界因素，如离子强度、pH值和表面活性剂的吸附，将进行定量分析。 第五章：胶体稳定性与DLVO理论 本书将权威阐述德雅金-朗缪尔-韦格（DLVO）理论，作为预测胶体稳定性的经典框架。详细分析了范德华吸引能和静电排斥能的数学表达式及其对势能曲线的影响。我们将探讨如何通过改变盐浓度或添加聚电解质来调节势能极小值，从而实现絮凝或稳定。在此基础上，非DLVO效应，如空间位阻稳定（Steric Stabilization）——特别是聚合物刷和锚定聚合物的影响——将被引入，以应对非水体系或高离子强度下的复杂挑战。 第六章：颗粒组装与流变学 本章探讨颗粒在流场中的行为和宏观流动特性。我们将从牛顿流体开始，系统介绍剪切变稀、剪切增稠等非牛顿流体的行为。布洛克方程（Bloks equation）和幂律模型在描述高浓度悬浮液流变学上的应用将被深入探讨。颗粒沉降与布朗运动的平衡是理解沉降速率的关键，本章将结合斯托克斯定律（Stokes' Law）修正，分析在电场或磁场下颗粒的定向迁移。此外，颗粒在界面上的自发组装成二维晶体或有序结构的过程也将被覆盖。 第三部分：表面活性剂与自组装系统 本部分聚焦于一类能够显著改变界面性质的分子——表面活性剂，以及它们驱动的自组装现象。 第七章：表面活性剂的结构、性能与作用机制 本章详述了表面活性剂的分子结构（亲水基团与疏水链）与界面活性的关系。我们将深入研究临界胶束浓度（CMC）的测定方法（如表面张力法、电导法），并讨论各类表面活性剂（阴离子、阳离子、非离子、两性离子）在不同介质中的行为差异。润湿、铺展和乳化作用的分子机理将被清晰阐述，重点在于如何利用表面活性剂实现对特定液滴或气泡界面的精确调控。 第八章：液晶、微乳液与脂质体 本章探讨表面活性剂和两亲性分子在溶液中形成的复杂超分子结构。我们将详细区分微乳液（Microemulsions）的类型（水包油、油包水及其双连续相），并分析其热力学稳定性。液晶相（Lyotropic Liquid Crystals），如六角相、立方相等，其形成条件和结构特征将通过小角X射线散射（SAXS）数据进行解释。在生物界面科学方面，磷脂双分子层（Lipid Bilayers）和脂质体的形成、稳定性和膜渗透性研究将作为重要案例进行分析。 第四部分：实际应用与前沿领域 本部分将理论与工程实践相结合，展示表面与界面科学在现代科技中的广阔前景。 第九章：多孔介质与土体工程 本章分析液体在具有复杂孔隙结构的材料中的行为。我们将讨论毛细现象的定量描述，包括毛细管压力与孔隙直径、接触角的关系（如Capillary Bundle Model）。在土力学中，土壤的吸湿性、水力传导率的测定，以及界面电荷对粘土膨胀行为的影响将作为重点。此外，泡沫在分离过程中的应用（如浮选法）及其稳定性控制也将被纳入讨论。 第十章：薄膜、涂层与界面工程 本章关注界面工程如何用于功能化表面。详细介绍真空沉积技术（如PVD, CVD）制备功能性薄膜的原理，以及湿化学方法（如溶胶-凝胶法、自组装单分子膜SAMS）的优势。关键的表面改性技术，如等离子体处理、表面接枝聚合，将用于调控表面的亲疏水性、生物相容性和防腐蚀性能。界面粘附力与界面失效机制的分析将为涂层设计提供理论指导。 第十一章：生物界面与生物传感 本章聚焦于生物分子与非生物表面的相互作用。我们将深入研究蛋白质的吸附、构象变化及其对表面生物活性的影响，特别是“蛋白质冠层”的形成机制。探讨细胞粘附、细菌生物膜（Biofilm）的形成与去除的界面化学基础。在生物传感方面，表面等离子体共振（SPR）等技术如何利用界面折射率变化实现高灵敏度检测，将作为核心案例进行分析。 第十二章：催化与能源应用 本章探讨异相催化中的表面作用。深入分析活性位点的识别、反应中间体的吸附与脱附过程，并结合密度泛函理论（DFT）计算结果，解释反应能垒和选择性。在能源领域，电池电极与电解液界面的电化学反应动力学（如SEI膜的形成）、燃料电池中质子交换膜的界面传质，以及光催化剂表面的电荷分离效率，都将结合表面和界面原理进行深入剖析。

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