环境光催化材料与光催化净化技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:315

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出版时间:2011-1

价格:98.00元

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isbn号码:9787313064554

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• 抄书公
• 化学
• 环境光催化
• 光催化净化
• 材料科学
• 环境工程
• 污染治理
• 纳米材料
• 二氧化钛
• 水处理
• 空气净化
• 催化技术

深度探索：物质转化与能量赋能的新纪元 这是一本关于物质如何被光激活，从而实现奇妙转化的科学探索书籍，它将带领我们深入了解光催化这一前沿技术，揭示其在解决能源、环境和材料科学领域诸多挑战中的巨大潜力。本书并非聚焦于特定的材料家族或单一的净化应用，而是以更宏观、更普适的视角，剖析光催化反应的本质，梳理各类光催化材料的设计原理与性能调控策略，并系统性地介绍光催化在更广泛的物质转化与能量利用方面的应用前景。 开篇：光与物质的和谐交响 我们生活在一个被光所照耀的世界，阳光是地球上生命赖以生存的根本能量来源。然而，光的能量远不止于此。当特定波长的光与某些物质相互作用时，便能激发出一系列复杂的化学反应，这是“光催化”的核心奥秘。本书将从基础的光物理和光化学原理出发，为读者构建一个坚实的理论框架。我们将深入探讨光子如何被光催化剂吸收，激发电子-空穴对的产生，以及这些载流子如何在材料表面发生氧化还原反应，驱动物质的转化。从量子力学的基础概念，到半导体材料的光学特性，再到自由基的生成与反应机制，本书都将进行细致而深入的阐释，确保读者能够真正理解光催化反应的微观过程。 材料的智慧：设计与创新的无限可能 光催化材料是光催化反应的“心脏”，它们的性质直接决定了光催化过程的效率与选择性。本书将跳脱出对单一类型材料的局限性讨论，而是着眼于构建一套通用的材料设计理念和性能调控策略。我们将详细介绍不同类别光催化材料的优势与劣势，包括但不限于： 氧化物半导体： 诸如二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等经典光催化剂，我们将探讨其晶型、形貌、掺杂、异质结构建等对其光响应范围、载流子分离效率以及表面催化活性的影响。深入分析不同合成方法（如溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积法等）如何影响材料的微观结构和宏观性能。 硫化物与氮化物： 探索例如硫化镉（CdS）、氮化碳（g-C3N4）等具有独特光电性质的材料，以及它们在可见光响应方面的潜力。我们将讨论如何通过元素掺杂、缺陷工程等手段，优化这些材料的光吸收能力和电荷传输性能。 复合材料与异质结： 重点介绍如何通过巧妙的复合设计，将不同光催化剂或半导体材料组合，构建异质结结构，从而极大地提高载流子分离效率，拓展光响应范围。例如，p-n结、n-n结、肖特基结等不同异质结的形成机理及其对光催化性能的增强作用。 金属有机框架（MOFs）与共价有机框架（COFs）： 介绍这些具有高度有序结构和巨大比表面积的材料在光催化领域的应用，重点探讨其结构可设计性如何赋予其独特的催化活性和选择性。 贵金属与非贵金属纳米颗粒的修饰： 探讨如何利用等离激元共振效应（SPR）或电子牺牲剂的角色，通过修饰金属纳米颗粒来提升光催化剂的光吸收能力和电荷转移效率。 本书将强调材料设计的“一体化”思维，即从微观结构、表面性质、电子能带结构到宏观形貌，各个层面都需要进行协同优化，以实现最佳的光催化性能。我们将提供丰富的案例分析，展示如何通过理论计算与实验验证相结合的方式，指导材料的设计与合成。 技术的前沿：能量转化与物质创造的新维度 本书将展现光催化技术在“净化”概念之上的更广阔应用场景。与其仅仅局限于污染物降解，我们更将聚焦于光催化在以下几个关键领域的突破性应用： 太阳能制氢： 深入探讨光催化水分解制氢的原理、关键材料以及技术挑战。我们将分析不同助催化剂的选择、反应器设计以及提高能量转换效率的策略，展望光催化在可持续能源生产中的核心地位。 二氧化碳的转化与利用（CCU）： 介绍光催化如何将无用的温室气体二氧化碳转化为有价值的化学品，如甲醇、甲烷、一氧化碳等。我们将解析光催化CO2还原的机理，讨论催化剂的选择性控制以及反应条件对产物分布的影响。 有机合成与精细化学品制备： 揭示光催化在温和条件下实现复杂有机分子合成的强大能力。我们将介绍光诱导的氧化、还原、偶联、环化等反应，以及如何利用光催化实现高选择性、高产率的合成。 选择性氧化还原反应： 探讨光催化在精确控制氧化还原反应中的应用，例如，选择性氧化醇类化合物、还原硝基化合物等，为化学合成提供绿色、高效的途径。 光驱动的物质输运与分离： 介绍光催化材料如何用于构建智能的响应性材料，实现光控的物质输运、分离与传感。 本书将详细阐述每种应用背后的科学原理，分析当前的技术瓶颈，并展望未来的发展方向。我们将强调研究的系统性，从催化剂的制备、性能表征，到反应机理的深入理解，再到器件的集成与优化，每一个环节都至关重要。 理论的深度：理解驱动创新的引擎 光催化研究的不断深入离不开理论计算和模拟技术的支撑。本书将 devote considerable space to exploring how computational chemistry and physics contribute to understanding and designing photocatalytic materials and processes. We will delve into: 密度泛函理论（DFT）计算： 介绍如何利用DFT计算预测材料的电子结构、能带排列、表面吸附能以及反应过渡态，从而指导材料设计和机理研究。 分子动力学模拟： 阐述如何通过分子动力学模拟研究反应过程中分子在催化剂表面的吸附、扩散和反应动力学。 理论光谱学： 探讨如何通过理论计算模拟材料的光谱学性质，并与实验结果进行对比验证。 机器学习与人工智能在光催化领域的应用： 展望如何利用大数据和人工智能算法加速新型光催化材料的发现和性能预测。 理论的深度不仅在于计算本身，更在于如何将计算结果与实验现象相结合，形成对光催化过程的全面认知。本书将提供清晰的理论框架，并鼓励读者将理论工具应用于实际研究中。 展望：通往可持续未来的光明之路 本书的最终目标是激发读者对光催化领域的浓厚兴趣，并为从事相关研究的科研人员、工程师以及对前沿科学充满好奇的读者提供一份详实、深入的参考。我们坚信，通过对光催化材料和技术的持续探索与创新，人类必将能够开发出更高效、更清洁、更可持续的能源和化学品生产方式，从而为构建一个更加美好的未来贡献力量。 本书并非仅仅是知识的堆砌，更是一次思想的启迪，一场思维的拓展。它将引导您从宏观的视角审视光催化技术，从微观的层面解析其科学内涵，并从未来的角度展望其无限可能。准备好迎接这场关于光与物质的奇妙旅程了吗？

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这本书的封面设计得非常现代，色彩搭配既有科技感又不失稳重，让人一眼就能感受到它在材料科学领域的专业深度。内页的排版也十分清晰，图文并茂的呈现方式极大地提升了阅读体验。我尤其欣赏作者在介绍理论基础时所采用的逻辑脉络，从宏观的背景介绍到微观的机理剖析，层层递进，非常符合我们非专业人士的学习习惯。虽然我更关注的是实际应用中的设备选型与操作细节，但本书对基础理论的阐述之扎实，让我对整个光催化过程的理解有了一个坚实的框架。作者在引用相关文献时也做到了兼顾经典与前沿，既有奠基性的理论支撑，又不乏近期的研究热点追踪，这使得这本书的知识体系既有深度又有广度。在阅读过程中，我发现一些关键概念的解释非常到位，特别是关于不同类型光催化剂的能带结构和反应活性之间的关系，阐述得尤为透彻，这对于我们进行项目设计时的材料筛选工作至关重要。总而言之，这是一本集理论深度、清晰度与前沿性于一身的优秀读物。

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这本书的语言风格非常学术化，用词精准，逻辑严密，读起来有一种“啃硬骨头”的充实感。我特别喜欢作者在讨论“环境可持续性”和“经济可行性”交叉领域时的深度剖析。它没有回避光催化技术在实际推广中遇到的成本高昂、二次污染等现实问题，反而将其提升到系统工程的高度进行探讨。例如，作者关于催化剂回收与再生的能耗分析，考虑到了整个生命周期评估（LCA）的视角，这在很多侧重于基础科学的书籍中是看不到的。这种超越纯粹化学或材料本身的跨学科视角，极大地拓宽了我的视野。它促使我去思考，如何将实验室里高效的催化剂，转化为一个在社会经济层面上可持续的解决方案。这种批判性思维的引导，是这本书最有价值的地方之一，它教会我如何用更全面的眼光去看待科学技术的应用前景。

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我主要对新型功能材料的设计原理比较感兴趣，这本书在“新型半导体材料设计”这一章的内容让我印象深刻。作者深入探讨了非金属掺杂、表面等离激元增强以及构建异质结结构对于拓宽可见光响应范围和提高载流子分离效率的协同效应。书中通过清晰的能带图和电荷转移示意图，直观地展示了这些结构修饰如何影响光生载流子的寿命和迁移路径。特别是关于二维材料与传统半导体复合体系的介绍，内容详实且具有前瞻性，详细介绍了石墨烯、二维过渡金属硫化物等在光催化领域的应用潜力。虽然我对某些复杂的计算化学模拟结果不太熟悉，但作者对实验观察结果的归纳和总结，非常有效地将复杂的量子力学现象与宏观的催化性能联系起来。这本书在材料设计理念的创新性探索方面，为我提供了很多启发性的思路，是从事前沿材料研究人员不可多得的参考资料。

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说实话，我买这本书的初衷是想找一本能快速上手操作、解决现场实际问题的技术手册，毕竟我们工程现场的时间成本很高。这本书的第二部分内容，特别是关于反应器设计与优化那几章，对我帮助最大。它没有停留在空泛的理论描述，而是给出了大量基于工程实践的案例分析和参数选择的建议。我特别留意了作者对不同进水水质下，光催化反应器流场分布和停留时间均匀性的讨论，这在实际的放大过程中是常常遇到的难点。书中提及的几种新型反应器构型，比如微通道反应器和薄膜反应器，其优缺点分析得非常客观，并且给出了相应的放大效应预测模型，这对于我们评估新技术的可靠性和经济性非常有价值。唯一稍微让我觉得有点吃力的是，有些数学模型的推导过程过于详尽，对于我这种更偏向于应用端的人来说，偶尔需要跳跃性地去看结论和应用方法。但瑕不掩 एनीमिया，它提供的工程指导的实用性，远远超出了我的预期。

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作为一名研究生，我正在为我的学位论文收集相关的背景资料和实验方法参考。这本书在文献综述的广度和深度上做得非常出色，几乎涵盖了光催化领域过去十年间的主要进展。我惊喜地发现，作者对“污染物降解机理”的章节进行了非常细致的分类，从自由基的生成到中间产物的鉴定，再到最终的矿化路径，勾勒出了一幅完整的反应网络图。这为我梳理我的研究方向提供了清晰的路线图。更难能可贵的是，书中对“表征技术”的介绍非常全面，不仅包括了传统的XRD、TEM等，还详细阐述了如何利用光电化学电池（PEC）系统来评估催化剂的光电流响应特性，这一点在很多同类书籍中常常被一带而过。这种对实验细节的关注，让我深感作者的用心，它不仅仅是在罗列知识点，更是在传授一种严谨的科研态度和实验思维。对于准备开展实验工作的同行来说，这本书无疑是一份宝贵的实验指南。

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几个博士论文的集合品

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