《電化學催化》是2023年化學工業出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：電化學催化
- 作者：魏子棟
- 出版社：化學工業出版社
- 出版時間：2023年5月
- ISBN：9787122418395
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《電化學催化》由電化學催化基本概念和典型電極過程電催化兩部分組成。第一部分主要介紹電化學催化理論基礎，包括電化學催化的基本概念、電極/溶液界面的電催化特徵、多孔電極理論以及理論模擬計算方法等4章內容；第二部分從電化學體系中的典型電催化過程案例出發，闡述了不同電催化反應的本質機理，以及特定電催化劑所具備的相關性質，並介紹了製備和調控具有上述性能催化劑的相關方法，包括氧還原、氫氧化、有機小分子燃料氧化、有機物轉化以及析氫、析氧、析氯電反應過程等6章內容。《電化學催化》貫穿了電催化的基礎理論、研究方法、前沿成果以及工業套用等幾個方面，既可作為高等院校電催化、表面化學、材料化學、能源化學等相關專業教材，也可作為電化學領域技術研發工作者的參考書籍。
圖書目錄
第一篇 電化學催化理論基礎
第1章 基本概念 002
1.1 催化劑與催化作用 002
1.1.1 催化劑與催化作用的定義 002
1.1.2 催化作用的基本特徵 003
1.1.3 催化劑的基本組成與結構 004
1.1.4 多相催化反應過程 007
1.1.5 催化循環的建立 016
1.2 電化學催化 018
1.2.1 電化學催化特徵 018
1.2.2 電化學催化劑的基本要求與設計原則 021
1.2.3 常見電化學催化過程 025
1.3 總結與展望 033
參考文獻 033
第2章 電極/溶液界面的電化學催化 040
2.1 反應場所：電極/溶液界面結構與性質 040
2.1.1 雙電層模型的發展 041
2.1.2 雙電層的基本性質 043
2.2 反應過程：電極/溶液界面的反應歷程 045
2.2.1 電極過程的速率控制步驟及其特點 046
2.2.2 電極過程的特徵 047
2.3 影響電極/溶液界面電化學催化反應的因素 049
2.3.1 電極/溶液界面電子轉移 050
2.3.2 電極/溶液界面結構 063
2.4 總結與展望 074
參考文獻 074
第3章 多孔電極理論 078
3.1 抗水淹氧還原氣體多孔電極 080
3.1.1 Pt-MnO2/C電極抑制電壓反轉效應 082
3.1.2 抗水淹傳質通道的設計構建 083
3.2 多孔氧還原催化劑的設計合成 089
3.2.1 非貴金屬氧還原催化劑的活性位分布及孔道設計 089
3.2.2 多孔氧還原催化劑的設計合成 094
3.2.3 非孔氧還原催化材料/非孔傳質通道構建 130
3.3 多孔電極 131
3.3.1 多孔電極的設計要求 131
3.3.2 多孔電極的結構 132
3.3.3 多孔電極經典製備方法 137
3.3.4 有序/一體化多孔電極 139
3.4 氧還原多孔電極的套用 148
3.4.1 鋅- 空氣電池 149
3.4.2 鋰- 空氣電池 153
3.4.3 鋁- 空氣電池 154
3.4.4 其他空氣電池 155
3.5 總結和展望 158
參考文獻 159
第4章 模擬與計算方法 178
4.1 模型構建的理論基礎 178
4.1.1 晶胞、原胞和超胞 178
4.1.2 晶格、倒易晶格 178
4.1.3 計算模型的選擇 179
4.2 計算方法的理論基礎 181
4.2.1 薛丁格方程的簡單描述 181
4.2.2 非相對論近似 182
4.2.3 波恩- 奧本海默近似 182
4.2.4 第一性原理計算的Hartree-Fock方法（單電子近似） 183
4.2.5 密度泛函理論 185
4.2.6 Car-Parrinello分子動力學方法 190
4.2.7 量子力學/分子力學耦合方法 191
4.3 電子性質的理論基礎 192
4.3.1 晶體的能帶結構 192
4.3.2 態密度 193
4.3.3 布居數分析 194
4.4 吸附與反應的理論基礎和套用 195
4.4.1 勢能面及其特徵 195
4.4.2 吸附能 196
4.4.3 BEP關係在反應中的套用 198
4.4.4 電極電勢的模擬 198
4.5 總結與展望 203
參考文獻 203
第二篇 典型電極過程電催化
第5章 氧還原電催化過程 208
5.1 氧還原催化機理 208
5.2 Pt 基催化劑 212
5.3 Pd 基催化劑 215
5.4 雜原子摻碳非貴金屬催化劑 217
5.5 金屬氧化物、硫化物催化劑 225
5.6 碳基催化劑 227
5.6.1 孔結構 227
5.6.2 穩定性 227
5.7 過渡金屬化合物催化劑 228
5.8 氧還原電催化劑活性調控方法 228
5.8.1 Pt基氧還原電催化劑 228
5.8.2 過渡金屬化合物類催化劑 242
5.8.3 碳基催化劑 250
5.9 氧還原電催化劑穩定性的提升 253
5.10 總結與展望 254
參考文獻 254
第6章 氫氧化電化學催化 279
6.1 氫氧化機理 282
6.1.1 氫燃料電池中氫氧化機理 282
6.1.2 鹼性介質中的氫氧化機理 284
6.2 氫氧化催化劑 292
6.2.1 催化劑結構與氫氧化活性的構效關係 292
6.2.2 氫氧化催化劑 300
6.3 氫氧化電催化劑的性能評價與設計策略 311
6.3.1 氫氧化催化性能測試與評價 311
6.3.2 催化劑的設計策略 315
6.4 總結與展望 321
參考文獻 322
第7章 有機小分子電催化 331
7.1 催化劑表面CO 中毒 332
7.1.1 Pt表面CO中毒機理 332
7.1.2 微量熱法研究CO 在催化劑表面吸附 333
7.2 甲醇氧化 335
7.2.1 甲醇氧化機理 335
7.2.2 甲醇氧化催化劑 342
7.3 甲酸氧化 347
7.3.1 甲酸氧化機理 347
7.3.2 甲酸氧化催化劑 349
7.4 乙醇氧化 353
7.4.1 乙醇氧化機理 353
7.4.2 乙醇氧化催化劑 355
7.5 總結與展望 357
參考文獻 357
第8章 有機電化學合成 366
8.1 電催化氧化 368
8.1.1 國內外研究現狀及存在問題 368
8.1.2 研究方面 370
8.2 電催化還原 375
8.2.1 研究現狀和主要問題 375
8.2.2 研究方面 375
8.3 C-H 活化取代 381
8.3.1 研究現狀和主要問題 381
8.3.2 研究方面 382
8.4 幾種重要的工業有機電合成反應 386
8.5 電化學合成反應器 391
8.5.1 二維電合成反應器 391
8.5.2 三維電合成反應器 393
8.6 總結與展望 393
參考文獻 394
第9章 電解水 400
9.1 析氫電催化劑 400
9.1.1 析氫電催化劑概述 400
9.1.2 析氫反應機理 400
9.1.3 不同介質中的析氫反應 403
9.1.4 析氫電催化劑研究進展 407
9.1.5 總結與展望 441
9.2 析氧電催化劑 442
9.2.1 析氧電催化劑概述 442
9.2.2 析氧電催化劑機理的研究進展 443
9.2.3 增強過渡金屬化合物析氧催化活性的策略 447
9.2.4 常用的過渡金屬化合物用作OER 催化劑 462
9.2.5 析氧催化劑失活機理的研究進展 477
9.2.6 總結與展望 481
9.3 電解水工業 482
9.3.1 為什麼要發展工業電解水制氫 482
9.3.2 電解水工業發展概況 484
9.3.3 電解水制氫的動力學和熱力學 488
9.3.4 鹼性電解水制氫 492
9.3.5 離子膜法電解水 495
9.3.6 總結與展望 506
參考文獻 507
第10章 析氯電極與氯鹼工業 560
10.1 鈦基金屬陽極塗層的優點 562
10.2 形穩陽極的作用機理 562
10.2.1 導電機理 563
10.2.2 析氯催化機理 563
10.2.3 失活機理 566
10.3 形穩陽極的設計 569
10.3.1 塗層組分的篩選 570
10.3.2 基體預處理 572
10.3.3 製備方法 572
10.3.4 結構形貌的影響 577
10.4 氯鹼工業節能技術的發展 579
10.4.1 國產氯鹼離子膜的發展 579
10.4.2 零極距離子膜電解槽的發展 580
10.4.3 氧陰極離子膜電解技術的發展 581
10.5 總結與展望 582
參考文獻 582
索 引 588
後 記 593
“中庸”和“催化”隨想 593
參考文獻 596
