Nanoporous Materials

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出版者:World Scientific Publishing Company
作者:Sayari, Abdelhamid (EDT)/ Jaroniec, Mietek (EDT)
出品人:
页数:738
译者:
出版时间:2008-06-30
价格:USD 226.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9789812779151
丛书系列:
图书标签:
  • 纳米孔材料
  • 纳米材料
  • 多孔材料
  • 材料科学
  • 化学
  • 物理
  • 纳米技术
  • 吸附
  • 催化
  • 分离
  • 传感器
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具体描述

《微观织锦:探寻多孔材料的奇妙世界》 在物质科学的宏大图景中,存在着一类具有非凡结构的材料,它们如同经过精雕细琢的微观织锦,内部遍布着规律分布的孔洞。这些孔洞,小至纳米尺度,却赋予了材料无与伦比的物理和化学性质,使其在众多前沿领域展现出巨大的应用潜力。《微观织锦:探寻多孔材料的奇妙世界》将带领读者深入探索这些令人着迷的物质形态,揭示它们是如何被创造、如何运作以及如何改变我们的生活。 本书并非直接介绍“纳米多孔材料”这一特定术语下的所有研究成果,而是聚焦于“多孔材料”这一更广泛的概念,并通过一系列引人入胜的案例和深入浅出的阐述,展现其核心科学原理与技术突破。我们将首先从宏观视角出发,勾勒出多孔材料在自然界中的存在形式,例如海绵、珊瑚礁的骨架,以及植物的木质结构,它们是如何利用孔隙实现物质交换、支撑结构以及过滤杂质的。这些自然界的杰作,为科学家们提供了最初的灵感。 随后,我们将步入微观世界,深入剖析多孔材料的结构特征。从无定形的多孔玻璃到高度有序的晶体材料,如沸石、金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs),我们将逐一介绍它们独特的骨架结构、孔径大小、孔隙形状以及孔隙之间的连通性。通过丰富的示意图和清晰的解释,读者将理解这些结构参数如何直接影响材料的性能。例如,特定的孔道尺寸可以像“分子筛”一样,选择性地吸附或分离不同大小的分子;而发达的孔隙表面积则为催化反应提供了大量的活性位点。 本书将重点探讨多孔材料的制备方法,从传统的溶胶-凝胶法、模板法,到近年来蓬勃发展的自组装技术和“减法制造”策略,我们将详细介绍各种方法的原理、优势以及局限性。例如,如何通过精确控制反应条件来获得具有特定孔结构的材料?如何利用生物模板或聚合物模板来引导材料的自组装过程?又如何通过蚀刻或刻蚀技术在致密材料中“雕刻”出复杂的孔道网络?这些制备技术的进步,极大地拓宽了多孔材料的设计空间,使得科学家们能够“按需定制”具有特定功能的材料。 多孔材料的性能并非一成不变,它们可以通过不同的方式进行功能化和改性,以满足特定的应用需求。本书将深入探讨这些改性策略,例如: 元素掺杂与表面修饰: 通过在材料骨架中引入特定的原子,或在孔隙表面接枝功能基团,可以显著改变材料的电子性质、催化活性或吸附选择性。 复合化与异质结构建: 将不同的多孔材料或将多孔材料与其他纳米材料(如金属纳米颗粒、量子点)复合,可以实现协同效应,创造出具有更优异性能的复合材料。 孔隙工程: 通过引入大孔、介孔或微孔,以及优化孔道的连通性,可以调控材料的传质和传热效率。 随后,我们将目光投向多孔材料的广泛应用领域。 催化领域: 多孔材料凭借其巨大的比表面积和可调控的孔道结构,成为高效催化剂的理想载体。从石油化工的催化裂化,到环境保护的废气净化,再到能源领域的电催化和光催化,多孔材料都扮演着至关重要的角色。我们将介绍沸石催化剂在精细化学品合成中的应用,以及MOFs在 CO2 捕获与转化中的潜力。 吸附与分离领域: 多孔材料独特的孔隙结构使其成为高效的吸附剂和分离介质。它们可以用于气体分离(如空气分离、氢气储存)、水净化(去除污染物、海水淡化)、以及生物分子的捕获与分离。我们将探讨活性炭在吸附污染物中的作用,以及多孔陶瓷在气体分离膜中的应用。 能源存储与转换领域: 在电池、超级电容器和燃料电池等能源器件中,多孔材料能够提供巨大的比表面积和优良的导电性,极大地提高了能量密度和功率密度。例如,多孔碳材料在超级电容器中用作电极材料,而多孔金属氧化物则在锂离子电池中用作正极材料。 生物医药领域: 多孔材料在药物递送、生物成像、组织工程和生物传感器等方面也展现出巨大的应用前景。它们可以作为药物的载体,缓慢释放药物,提高治疗效果,同时降低副作用。此外,多孔材料还可以用于骨组织修复和再生。 传感器领域: 多孔材料对环境中的特定气体、离子或生物分子具有高灵敏度和选择性响应,使其成为构建新型传感器的理想材料。当目标物质进入孔道并与材料发生相互作用时,材料的光学、电学或质量等性质会发生可检测的变化。 最后,本书将展望多孔材料领域的未来发展趋势。随着制备技术的不断进步和理论计算能力的增强,我们有望设计出更多具有前所未有性能的新型多孔材料,并将其应用于解决人类面临的重大挑战,例如气候变化、能源危机和环境污染。我们也将探讨多孔材料在智能材料、仿生材料以及量子计算等新兴领域的潜在应用。 《微观织锦:探寻多孔材料的奇妙世界》旨在为对材料科学、化学、物理以及工程学感兴趣的广大读者提供一个全面而深入的视角,揭示多孔材料的奥秘,激发对这一充满活力和创新潜力的领域的探索热情。它不是对某个特定领域研究的简单罗列,而是对多孔材料这一物质类别的共性、特质以及其背后深刻的科学原理的系统性阐释。

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目录信息

读后感

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用户评价

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我一直对“纳米”这个词很感兴趣,但对“多孔材料”的认识却比较模糊。这本书像一座桥梁,将我带入了纳米多孔材料的奇妙世界。作者的写作风格非常平易近人,他没有一开始就抛出大量的专业术语,而是从最基础的概念讲起,循序渐进地引导读者进入更深入的知识领域。我印象最深刻的是,书中对不同孔径(微孔、介孔、大孔)的讲解,作者用非常生动的比喻,比如将微孔比作“细小的通道”,介孔比作“宽敞的走廊”,让我非常容易理解这些概念。而且,书中对不同类型多孔材料(如沸石、有序介孔二氧化硅、金属有机框架等)的介绍,都附有详细的结构图和应用实例,让我能够直观地感受到这些材料的独特魅力。我尤其喜欢书中关于“表面积”和“孔体积”的讨论,以及它们如何影响材料的吸附和催化性能。作者在讲解过程中,并没有回避一些技术上的难点,而是以一种严谨的态度进行分析,这让我觉得这本书非常专业且具有指导意义。我甚至开始尝试理解书中提到的某些实验设计,希望能将所学知识应用到自己的研究中。

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这本书的结构设计非常合理,它以一种由浅入深的方式,带领读者逐步探索纳米多孔材料的奥秘。作者首先从纳米多孔材料的定义和分类入手,然后详细介绍了各种制备方法及其优缺点。我印象深刻的是,书中对“自组装”在制备有序介孔材料中的作用的阐述,这是一种非常巧妙的合成策略,能够精确控制材料的孔道结构。此外,书中对各种纳米多孔材料的性能表征方法也进行了详细的讲解,包括BET吸附法、X射线衍射、透射电子显微镜等。这对于理解实验数据和评估材料性能至关重要。我特别关注了书中关于纳米多孔材料在环境修复和能源存储领域的应用,比如在吸附污染物、催化反应以及作为电池电极材料等方面的应用,这让我看到了纳米科技在解决人类面临的重大挑战方面的巨大潜力。书中还对未来发展趋势进行了展望,让我对这个领域充满了期待。总而言之,这本书是一本非常优秀的科普读物,它以其严谨的科学态度和生动的语言,为我打开了认识纳米多孔材料的大门。

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坦白说,我买这本书的时候,并没有抱太大的期望,只想随便翻翻,了解一下大概。结果,这本书完全超出了我的预料。它以一种极其详尽的方式,将“纳米多孔材料”这个庞大的概念分解开来,然后又以一种巧妙的方式重新组合,让读者能够清晰地把握其精髓。书中对于不同类型纳米多孔材料的分类,以及它们各自的物理化学性质,讲解得非常细致。比如,对于沸石(Zeolites)的介绍,不仅仅停留在其基本结构,还深入探讨了它们的孔径分布、表面化学性质以及在吸附、催化等方面的具体应用。我特别欣赏书中对“孔道结构”的详细分析,包括孔的尺寸、形状、连通性以及它们如何影响材料的性能,这部分内容对于理解材料的设计原理至关重要。作者在论述过程中,充分考虑到了读者的知识背景,用一种既严谨又不失趣味的方式进行阐述。即使是对于一些非常专业的概念,作者也会通过类比或者举例的方式来解释,让这些原本可能令人望而生畏的理论变得触手可及。此外,书中还收录了大量的科研进展和前沿动态,让我能够了解这个领域最新的研究成果和未来发展趋势。这不仅仅是一本书,更像是一扇窗,让我得以窥见纳米多孔材料研究的广阔天地。我发现自己对这个领域产生了前所未有的兴趣,甚至开始主动去搜索相关的研究论文。

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这本书的内容让我受益匪浅,它以一种非常系统的方式,将纳米多孔材料这个复杂的研究领域展现在我面前。作者在书中对纳米多孔材料的微观结构和宏观性能之间的关系进行了深入的探讨。我尤其喜欢书中关于“孔道调控”的章节,作者详细介绍了如何通过改变合成条件、使用不同的模板剂或者进行后处理,来精确控制材料的孔径、孔隙率和孔道形貌,从而获得具有特定功能的纳米多孔材料。这部分内容对于材料的设计和优化至关重要。书中对不同制备方法的比较分析也非常详尽,例如,对溶胶-凝胶法、水热法、微波辅助合成法等方法的优缺点进行了深入的阐述,并提供了大量的实例。我从中了解到,选择合适的制备方法是获得高质量纳米多孔材料的关键。此外,书中还对纳米多孔材料在生物医学领域的应用进行了广泛的介绍,比如在药物递送、生物成像、组织工程等方面的应用,这让我看到了纳米科技在改善人类健康方面的巨大潜力。总而言之,这本书是一本集理论与实践于一体的优秀著作,它为我深入了解纳米多孔材料领域提供了宝贵的知识。

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这本书给我最深的印象,是它在知识的广度和深度上都做得相当出色。一开始,我以为它会是一本偏向理论的书籍,但实际阅读下来,才发现它在实践应用方面也有着非常深入的探讨。比如,在介绍金属有机框架(MOFs)时,作者不仅仅描述了它们的结构特点,还详细讲解了如何根据不同的应用需求,通过调控MOFs的骨架和配体来设计具有特定功能的材料。书中列举了大量MOFs在气体吸附与分离(如CO2捕获)、催化、药物缓释等方面的成功案例,并对其中的机理进行了深入剖析。我特别关注了书中关于MOFs稳定性以及规模化制备的讨论,这对于将实验室研究推向实际应用至关重要。作者在讲解过程中,并没有回避可能存在的挑战和技术瓶颈,而是以一种客观的态度进行分析,这让我觉得这本书非常务实。另外,书中对碳基纳米多孔材料的讲解也十分精彩,特别是活性炭、碳纳米管和石墨烯等材料在能源存储、环境保护等领域的应用,让我看到了这些材料巨大的潜力。书中对不同制备方法的优缺点对比分析,以及对材料性能的评估方法,都非常有参考价值。总而言之,这本书让我对纳米多孔材料有了更全面、更深入的认识,它是一本集理论与实践于一体的优秀著作。

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这本书的语言风格非常流畅,它并没有使用过于专业化的术语,而是用一种通俗易懂的方式,将复杂的科学概念解释得清晰明了。我印象深刻的是,书中对“孔隙率”和“比表面积”的讨论,作者用了很多形象的比喻,比如将孔隙率比作“建筑物的空间利用率”,将比表面积比作“与外界接触的面积”,让我非常容易理解这些概念。而且,书中对不同类型纳米多孔材料(如MOFs、Covalent Organic Frameworks (COFs)等)的介绍,都附有详细的结构图和应用实例,让我能够直观地感受到这些材料的独特魅力。我尤其喜欢书中关于“孔道设计”的章节,作者详细介绍了如何通过改变合成条件、使用不同的模板剂或者进行后处理,来精确控制材料的孔径、孔隙率和孔道形貌,从而获得具有特定功能的纳米多孔材料。这部分内容对于理解材料的设计原理至关重要。总而言之,这本书是一本非常优秀的科普读物,它以其严谨的科学态度和生动的语言,为我打开了认识纳米多孔材料的大门。

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这本书的内容让我感到惊喜,因为它比我预期的要更加系统和全面。作者在书中对纳米多孔材料的分类方式非常清晰,从宏观的结构特征到微观的孔道尺寸,都进行了细致的划分。我尤其喜欢书中关于“孔隙工程”(Pore Engineering)的章节,作者详细介绍了如何通过控制孔的尺寸、形状和化学性质,来设计出具有特定功能的纳米多孔材料。这部分内容对于理解材料的设计原理至关重要。书中对不同制备方法的比较分析也非常到位,例如,对硬模板法和软模板法在制备纳米多孔结构上的优缺点进行了深入的探讨。我从中了解到,选择合适的制备方法对于获得理想的材料性能至关重要。此外,书中还对纳米多孔材料在催化、吸附、分离、传感等领域的应用进行了广泛的介绍,并列举了大量的实例。我尤其关注了书中关于纳米多孔金属催化剂在有机合成反应中的应用,这让我看到了纳米科技在推动化学工业发展方面的巨大潜力。总而言之,这本书是一本非常优秀的参考书,它为我深入了解纳米多孔材料领域提供了坚实的基础。

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这本书以一种非常新颖的视角,让我重新认识了“纳米多孔材料”。作者并没有局限于传统的材料科学范畴,而是将跨学科的知识巧妙地融合在一起。我印象深刻的是,书中对纳米多孔材料在仿生学领域的应用进行了详细的阐述,比如模仿生物体的结构,设计具有特定功能的仿生纳米多孔材料。这让我大开眼界。而且,书中对“孔隙工程”的讨论也相当深入,作者详细介绍了如何通过精确调控材料的孔结构,来赋予其独特的物理化学性质,从而满足各种应用需求。比如,在吸附分离领域,通过设计具有选择性孔道的材料,可以实现对特定分子的精准分离。书中还对纳米多孔材料的理论模拟和计算方法进行了介绍,这让我了解到,除了实验手段,理论计算也在纳米材料的设计和性能预测方面发挥着越来越重要的作用。我从中看到,纳米多孔材料的研究是一个多维度、多层次的交叉学科领域,充满了无限的探索空间。

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啊,这本书,我拿到手的时候,其实心里是抱着一点点好奇和一点点忐忑的。毕竟,“纳米多孔材料”这个名字本身就带着一股浓浓的科研气息,我担心它会是一本枯燥乏味的教科书,充斥着各种晦涩的公式和复杂的图表。然而,翻开第一页,我被它出乎意料的结构和清晰的逻辑所吸引。作者并没有一开始就抛出大量的专业术语,而是先从纳米多孔材料的宏观概念和其在各个领域的广泛应用入手,仿佛在为我们描绘一幅波澜壮阔的画卷。从催化剂到分离膜,从药物载体到传感器,每一个应用场景都通过生动形象的案例讲解,让我对这项技术产生了浓厚的兴趣。接着,书中逐步深入到纳米多孔材料的微观结构和形成机制,用通俗易懂的语言解释了诸如介孔、微孔、超微孔等概念,以及不同的合成方法,如溶胶-凝胶法、模板法等。我尤其喜欢书中对不同材料体系的分类和介绍,比如氧化物、碳材料、聚合物等,并详细阐述了它们各自独特的性能和优势。这种循序渐进的讲解方式,让一个非专业背景的读者也能逐渐建立起对纳米多孔材料的系统认知。而且,书中穿插了大量的实验图片和示意图,这些视觉化的呈现极大地帮助我理解抽象的科学概念。作者似乎很清楚读者的困惑点,总能在关键时刻给出恰到好处的解释,避免了知识的断层。我感觉自己不是在阅读一本学术著作,而是在进行一次引人入胜的科学探索之旅,每翻一页,都能收获新的启发和知识。

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读完这本书,我感觉自己像是被带入了一个微观世界的奇妙旅程。作者的叙述风格非常引人入胜,他并没有直接抛出大量数据和公式,而是先勾勒出纳米多孔材料的“大图景”,然后一点点地深入到细节。我特别喜欢书中关于“孔隙率”和“比表面积”的讨论,以及它们如何影响材料的吸附和催化性能。作者用了很多形象的比喻,比如将多孔材料比作“海绵”或者“蜂巢”,让我很容易理解这些抽象的概念。书中对不同制备技术的介绍也相当全面,从传统的化学合成方法到新兴的物理方法,都进行了详细的阐述,并对各自的优势和劣势进行了客观的评价。我印象深刻的是,作者在讲解过程中,非常注重知识的连贯性,总能将前后章节的内容巧妙地联系起来,让我感觉整个知识体系是完整而有序的。而且,书中对各种纳米多孔材料的最新研究进展进行了总结和展望,让我对这个领域未来的发展方向有了更清晰的认识。比如,在超材料(Metamaterials)领域,纳米多孔结构的独特光学和电磁学性质,让我大开眼界。这本书不仅让我学到了知识,更激发了我对科学研究的兴趣,让我觉得探索未知是如此令人兴奋。

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