Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science

作者:N. Sato

出品人:

页数:412

译者:

出版时间:1998-10-09

价格:USD 290.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444828064

丛书系列:

图书标签:

• 电化学
• 能源
• 无机化学
• Electrochemistry
• Metal Electrodes
• Semiconductor Electrodes
• Electrode Processes
• Surface Chemistry
• Corrosion
• Electrochemical Impedance Spectroscopy
• Voltammetry
• Materials Science
• Electroanalytical Chemistry

《材料科学前沿：纳米结构与界面工程》 书籍简介 本书系统深入地探讨了现代材料科学领域中至关重要的一个交叉前沿——纳米结构材料的制备、表征及其在先进功能器件中的应用。全书内容紧密围绕“尺度效应”与“界面调控”两大核心主题展开，旨在为研究人员、工程师以及高年级本科生提供一个全面、深入且兼具实践指导意义的参考框架。 第一部分：纳米材料的精准构筑 第一部分聚焦于如何精确控制材料的形貌、尺寸和晶体结构，以实现特定功能的调控。 第一章：原子层级精确控制的沉积技术 本章详细剖析了当前最前沿的薄膜沉积技术，特别是原子层沉积（ALD）和化学气相沉积（CVD）在纳米尺度材料合成中的应用。我们不仅探讨了这些技术的基本反应机理和热力学限制，还着重介绍了如何通过精确控制反应温度、前驱体选择和脉冲序列，实现对薄膜厚度、组分梯度乃至二维材料垂直堆叠的原子级精度控制。重点分析了如何通过表面化学钝化策略，有效抑制薄膜生长过程中的形核障碍和缺陷形成。此外，章节还涵盖了新型等离子体增强ALD（PEALD）在低温制备高介电常数或高活性的纳米薄膜方面的最新进展。 第二章：自组装与模板导向的结构控制 本章深入研究了利用物理化学驱动力实现的自下而上（Bottom-Up）的纳米结构构筑方法。内容涵盖了液晶相自组装、嵌段共聚物（BCP）微相分离的动力学控制，以及如何利用这些方法制造出具有周期性排列的纳米孔阵列和纳米线阵列。特别关注了利用“硬模板”和“软模板”技术，实现从孔道结构到反蛋白石结构（Inverse Opal Structures）的精确转移。通过对表面能、熵驱动力和界面张力的定量分析，阐述了驱动纳米粒子聚集和有序排列的根本物理机制。 第三章：高熵与梯度功能材料的定制 面对传统单组分或简单合金材料的局限性，本章探讨了高熵合金（HEA）和梯度功能材料（GDM）的设计原理。在HEA部分，重点分析了“高混合熵”如何降低相变温度并提高材料的稳定性和延展性，并讨论了利用计算热力学模型预测稳定相结构的方法。对于GDM，我们侧重于通过原位反应或多步沉积技术，实现材料弹性模量、硬度或导电性在厚度方向上的连续变化，这种梯度结构在减轻应力集中和提高界面结合强度方面的优势被详尽讨论。 第二部分：先进表征与尺度效应解析 第二部分致力于介绍用于解析纳米材料结构与性能关系的尖端表征技术，并探讨材料性能如何随尺寸的减小而发生本质变化。 第四章：高分辨率电子显微学与谱学联用 本章是关于结构表征的核心。详细介绍了透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）在分析单个纳米颗粒或界面处的晶格畸变、缺陷分布及化学态方面的应用。重点阐述了球差校正TEM在分辨亚埃级结构细节方面的突破。此外，章节深入讨论了能量分散X射线谱（EDS）和电子能量损失谱（EELS）与TEM的联用，如何实现对纳米区域内元素价态和化学键合环境的定量分析。特别强调了原位（In-situ）TEM技术在实时观察纳米结构演变过程中的关键作用。 第五章：表面与界面敏感的探针技术 本章聚焦于探测材料表面几纳米层的信息。内容涵盖了X射线光电子能谱（XPS）、二次离子质谱（SIMS）和扫描隧道显微镜（STM）的工作原理及其在确定界面电子结构和表面吸附物方面的能力。我们对比了不同探针技术对深度分辨率和化学敏感度的差异，并展示了如何利用这些技术揭示异质结界面处的电荷转移和能级弯曲现象。此外，对非破坏性的拉曼光谱（Raman Spectroscopy）在分析二维材料应力场和层数依赖性方面的应用进行了深入分析。 第六章：量子尺寸效应与非线性光学响应 本章转向理论与实验的结合，探讨了当材料尺寸进入纳米量级后，由于载流子或磁矩的量子限制而引发的性能突变。在半导体量子点部分，详细阐述了能带的离散化如何导致发光波长精确可调的现象，并分析了激子束缚能的变化规律。对于金属纳米结构，本章着重讲解了表面等离激元共振（SPR）的原理及其在增强信号检测中的应用。非线性光学响应方面，阐述了高次谐波产生（SHG）如何作为探测界面反演对称性的灵敏工具，并讨论了在光电转换中增强非线性效应的结构设计策略。 第三部分：功能界面的工程应用 第三部分将前两部分的理论与技术应用于实际的先进器件设计与性能优化中。 第七章：多孔介质与能源存储系统 本章探讨了高比表面积纳米多孔材料在储能设备中的应用。详细分析了锂离子电池、超级电容器和燃料电池中，电极材料的孔隙结构（包括微孔、介孔和大孔的协同作用）如何影响离子传输动力学、电荷传输效率和循环稳定性。我们通过计算流体力学（CFD）模型，模拟了复杂孔道网络中的传质与传热过程，并提出了优化电极微结构的设计准则，以最大化能量密度和功率密度。 第八章：异质结与界面势垒的调控 本章的核心是理解和控制不同材料在接触面上的相互作用。重点分析了半导体/半导体、金属/半导体及金属/氧化物异质结中的肖特基势垒、能带偏移以及界面缺陷态的形成。我们介绍了几种主动调控界面势垒高度的方法，包括但不限于表面功能化、应变工程和掺杂策略。这些方法被应用于高效的催化剂设计、光电探测器以及低功耗电子器件的开发中。 第九章：柔性电子与自修复材料的挑战 展望未来，本章探讨了纳米材料在柔性电子和智能系统中的新兴应用。内容涵盖了如何通过优化纳米复合薄膜的机械柔韧性、导电网络重构和界面粘附力，实现可拉伸的传感器和晶体管。此外，还深入讨论了基于可逆化学键或动态交联网络构建的自修复高分子复合材料的机理，重点分析了修复效率与环境因素（如温度和湿度）之间的复杂关系，并提出了实现长效自修复功能的材料设计范式。 本书力求平衡理论深度与工程实践，通过大量的案例分析和图表说明，帮助读者建立起从原子尺度设计到宏观器件性能的完整认知链条。

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这本书在内容深度上的广度令人称奇，它似乎试图建立一套普适性的电化学行为模型，能够涵盖从基础的法拉第过程到复杂的非平衡态现象。我特别留意了其中关于“电化学传感器”部分的论述，作者没有将重点放在常见的电极材料的性能对比上，而是深入探讨了信号放大机制和信噪比优化的理论极限。这种从应用端倒推至基础机理的叙事结构，使得理论不再是空中楼阁，而是有了明确的实践目标。书中对电极表面缺陷态的电子态密度分析，结合电荷注入效率的计算，展示了极强的预测能力。对于从事表面科学研究的人员而言，这本书提供了一个极佳的参照系，用以评估当前实验观察结果的“理论合理性区间”。总的来说，这本书的价值不在于提供快速的答案，而在于教会读者如何构造一个更精确、更具解释力的理论模型来面对电化学研究中的每一个难题。

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坦白说，我最初拿到这本书时，有些担心内容会过于偏重传统的电镀和腐蚀领域，但翻阅之后，我发现我对它的预估完全失准了。这本书的格局显然要宏大得多，它巧妙地将基础电化学原理与当前最热门的前沿研究方向——特别是储能设备中的界面稳定性和电荷存储机制——进行了无缝对接。书中对于锂离子电池或固态电池中，电极/电解质界面的复杂组分演化和阻抗谱分析的讲解，简直是如沐春风。作者没有简单地引用现有的数据，而是深入剖析了影响这些界面性能的微观因素，比如电解质的溶剂化壳层结构在不同电位下的动态变化。令人耳目一新的是，书中对非水系电解质中离子迁移率的理论计算部分，引入了最新的计算化学工具的结果，这使得对电化学器件性能限制因素的识别，不再仅仅依赖于经验判断，而是有了坚实的理论依据。这本书为我接下来的研究方向选择，提供了许多新的思考维度和潜在的突破口。

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这本新近问世的关于电化学的书籍，从装帧到内容编排，都透露出一种严谨而又充满探索精神的气质。我特别欣赏作者在开篇部分对基础理论的梳理，那份详尽和深入，远超出了许多入门教材的平均水准。他们似乎有意让即便是初次接触电化学领域的读者，也能在扎实的理论基础上，逐步搭建起对复杂电化学过程的认知框架。书中对电极界面现象的描述，尤其细致入微，那种对原子尺度上相互作用的描摹，让人仿佛能亲眼目睹电子的得失与电荷的重新排布。特别是关于双电层结构的阐述，作者引用了大量的现代物理化学模型，使得原本抽象的概念变得具体可感。我感觉这本书的重点似乎并不在于罗列汗牛充栋的实验数据，而在于构建一个逻辑自洽、层层递进的理论体系，让人在理解“为什么”的同时，也掌握了“如何”进行深入思考的方法论。这对于希望将电化学知识应用于新型能源器件设计或催化剂研发的科研人员来说，无疑是一份宝贵的资源。它不是那种可以快速翻阅的“速查手册”，而更像是一部需要静下心来反复研读的“案头宝典”。

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这部著作的阅读体验，更像是在聆听一位经验丰富的大师进行知识的“精炼”与“提纯”。它的语言风格是那种极其凝练、惜墨如金的学术范式，没有冗余的修饰，每一个句子似乎都承载着关键信息。我尤其赞赏作者在处理“电极/溶液”界面张力与溶剂重排这一经典难题时的独特视角。他们似乎更倾向于用热力学与统计力学的语言来重构这个过程，而不是局限于传统的电化学动力学框架。书中对量子化学计算结果在解释电极反应能垒时的应用，展示了高度的跨学科视野。对于那些习惯于接受“黑箱”模型的读者来说，这本书可能需要更大的耐心去消化，因为它要求读者不仅要知道“是什么”，更要深入探究“为什么是这样”。每当读到关键的公式推导时，我都会不自觉地停下来，重新回顾前面章节的定义，这种被强迫进行深度思考的过程，正是此类高级学术著作的真正价值所在。

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我手里拿着的这本书，内容组织方式简直是教科书级别的典范，但其深度又远超一般课堂用书的范畴，更像是一部汇集了数十年研究经验的深度综述。最让我印象深刻的是其对电化学反应动力学的解析部分，作者并没有停留在传统的Butler-Volmer方程层面，而是花了大量的篇幅去探讨在极高或极低电流密度下，反应如何偏离理想状态，以及如何通过更精细的传输过程模型（如浓差极化、欧姆降等）进行修正和预测。阅读过程中，我发现作者的叙事节奏掌握得极为高明，从宏观的电化学电池系统性能，逐步收敛到微观的电荷转移步骤，这种由表及里的推进方式，极大地增强了对全局的把握感。此外，书中对特定金属氧化物表面的钝化机制分析，简直是教科书式的案例研究，通过对不同氧化态的能级计算与电化学循环的交叉验证，为理解材料失效机理提供了强有力的理论支撑。总而言之，这本书对那些需要将理论模型与实际工程问题紧密结合的工程师和博士生，具有不可替代的指导价值。

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