电化学丛书 电催化
作者：孙世刚，陈胜利 主编
出版时间：2013年版
丛编项： 电化学丛书
内容简介
《电化学丛书：电催化》由电催化基础和重要电催化过程两部分组成。内容包括从纳米结构、表面结构、电子结构出发认识电催化过程和催化剂材料的性质，到电催化剂的理论设计、理论模拟和制备；从氢、氧及有机分子电催化基础，到燃料电池、太阳能电池、生物电化学乃至工业电化学过程等电催化应用。《电化学丛书：电催化》在内容的选择上，既注重基础知识和研究方法的介绍，同时又紧紧围绕前沿方向。《电化学丛书：电催化》既适合选择电催化、电化学、催化化学、表面科学、材料科学等学科作为研究方向的研究生，也适合从事电催化及相关领域科学研究和技术研发的科技工作者参考。
目录
第1章 电催化基础与应用研究进展
1.1电化学的发展历史
1.2电催化反应的基本规律和两类电催化反应及其共同特点
1.3研究电极过程的经典电化学方法、表面分析技术和电化学原位谱学方法
1.3.1经典电化学研究方法
1.3.2非传统电化学研究方法及其进展
1.4电催化剂的电子结构效应和表面结构效应
1.4.1电子结构效应对电催化反应速度的影响
1.4.2表面结构效应对电催化反应速度的影响
1.5一些实际电催化体系的分析和讨论
1.5.1纳米粒子的组成及其对电催化性能的影响
1.5.2催化剂载体对电催化性能的影响
1.5.3纳米粒子的表面结构对其电催化性能的影响
1.5.4纳米尺度电催化剂活性的比较与关联
1.6总结与展望
参考文献
第2章 电催化表面结构效应与金属纳米粒子催化剂表面结构控制合成
2.1电催化表面结构效应
2.1.1金属单晶面及其表面原子排列结构
2.1.2晶面结构效应
2.2金属纳米粒子的表面结构控制合成及其电催化
2.2.1纳米粒子形状与晶面的关系
2.2.2晶体生长规律
2.2.3低表面能金属纳米粒子的控制合成及其催化性能研究
2.2.4高表面能金属纳米粒子的控制合成及其电催化
2.3总结与展望
参考文献
第3章 电催化中的电子效应与协同效应
3.1金属表面吸附作用的物理化学基础
3.1.1金属的电子能带结构
3.1.2吸附质与金属表面的相互作用
3.1.3吸附作用的密度泛函理论计算
3.2催化作用中的电子效应与协同效应
3.2.1吸附作用的电子特征描述
3.2.2金属表面反应性及其电子效应调控
3.2.3催化作用中的协同效应
3.3研究实例
3.3.1氧还原反应Pt合金催化剂的电子效应
3.3.2甲酸氧化反应Pd合金催化剂的表面反应性调控
3.3.3氢氧化反应Ni催化剂d带反应性的选择性抑制
3.3.4利用几何效应调控Pt催化甲醇氧化的反应选择性
3.3.5Pt.Ru电催化协同效应的直接观测
3.3.6Pd.Au合金表面H吸附与CO吸附所需的最小Pd原子聚集体
参考文献
第4章 电催化剂的设计与理论模拟
4.1电极/溶液界面电荷传递过程的量子效应
4.1.1电子转移反应的基本类型
4.1.2电子转移的基本原理
4.1.3Marcus的电子转移理论
4.1.4电极/溶液界面电子的隧道效应
4.2电极/溶液界面的量子化学模拟
4.2.1计算方法与模型
4.2.2催化剂的反应活性和电子构型的计算
4.2.3溶剂效应
4.2.4电极电势的模拟
4.3电极过程动力学模拟及其应用
4.3.1氧气电催化还原
4.3.2甲醇电催化氧化
4.3.3电催化非线性动力学过程模拟
4.4总结与展望
参考文献
第5章 燃料电池催化剂新材料
5.1质子交换膜燃料电池及催化剂概述
5.2阳极催化剂
5.2.1氢.氧燃料电池阳极催化剂
5.2.2DMFC阳极催化剂
5.2.3DFAFC阳极催化剂
5.2.4DEFC阳极催化剂
5.3阴极催化剂
5.3.1阴极氧电还原机理
5.3.2铂基催化剂
5.3.3非铂基金属催化剂
5.4催化剂制备方法
5.4.1浸渍.液相还原法
5.4.2胶体法
5.4.3微乳液法
5.4.4电化学法
5.4.5气相还原法
5.4.6气相沉积法
5.4.7高温合金化法
5.4.8羰基簇合物法
5.4.9预沉淀法
5.4.10离子液体法
5.4.11喷雾热解法
5.4.12固相反应法
5.4.13多醇过程法
5.4.14微波法
5.4.15组合法
5.4.16离子交换法
5.4.17辐照法
5.5载体
5.5.1炭黑
5.5.2中孔碳
5.5.3CNTs
5.5.4碳凝胶
5.5.5空心碳
5.5.6碳卷
5.5.7碳纤维
5.5.8碳纳米分子筛
5.5.9碳化钨
5.5.10硬碳
5.5.11碳纳米笼
5.5.12金刚石
5.5.13富勒烯
5.5.14石墨烯
参考文献
第6章 氢电极电催化
6.1氢电极反应及其电催化概述
6.2氢的电化学吸附
6.2.1氢的欠电势吸附
6.2.2氢的过电势吸附
6.2.3氢吸附的谱学技术研究
6.2.4氢吸附的理论计算研究
6.3氢电极反应机理
6.4氢电极反应动力学
6.4.1氢电极反应交换电流密度的测量
6.4.2交换电流密度的火山关系图
6.4.3温度对氢电极反应动力学的影响
6.5氢电催化的Pt表面结构效应
6.6氢电催化的铂纳米粒径效应
6.7总结与展望
参考文献
第7章 铂基催化剂上的氧还原电催化
7.1概述
7.2Pt单质金属催化剂
7.2.1Pt单晶的晶面取向、阴离子吸附对氧还原性能的影响
7.2.2Pt纳米催化剂的粒径效应
7.3铂基二元模型电催化剂的氧还原行为
7.4Pt及其合金的氧还原活性趋势的理论预期
7.5Pt基金属纳米催化剂
7.6ORR机理的研究进展
7.7总结与展望
参考文献
第8章 几种代氢燃料分子的直接电催化氧化
8.1硼氢化物的直接电催化氧化
8.1.1硼氢化物作为代氢阳极燃料的优势与问题
8.1.2不同金属上硼氢化物电氧化的基本行为
8.1.3BH-4在金属电极上的电氧化模型
8.1.4硼氢化物的直接电催化氧化小结
8.2氨的直接电催化氧化
8.2.1氨的直接电催化氧化概述
8.2.2氨在Pt及其合金上的电氧化行为
8.2.3氨在金属镍上的电氧化行为
8.3硼氮烷作为阳极燃料的电催化
8.3.1硼氮烷作为阳极燃料的电催化概述
8.3.2BH3NH3在Ag电极上的电氧化
8.3.3几种典型催化剂上硼氮烷的直接电氧化
8.3.4总结与展望
参考文献
第9章 有机小分子电催化
9.1概述
9.2CO的电催化氧化
9.2.1CO在金属表面的吸附
9.2.2CO在Pt表面电氧化
9.2.3纳米Pt表面CO的电氧化：尺寸及晶面效应
9.2.4Pt.Ru合金表面CO电氧化的“双功能机理”
9.2.5d带能级与表面偏析对电催化的影响
9.3甲醇的阳极氧化
9.3.1甲醇的电氧化机理
9.3.2甲醇电氧化催化剂的设计
9.4甲酸的电催化氧化
9.4.1Pt表面甲酸电氧化机理
9.4.2Pd表面甲酸电氧化
9.4.3甲酸电氧化催化剂的设计
9.5乙醇的电催化氧化
9.6碱性环境中C1小分子的电氧化
9.6.1碱性条件下CO电催化氧化
9.6.2碱性条件下甲醇的电催化氧化
9.7总结与展望
参考文献
第10章 酶电催化
10.1酶的基本结构与功能
10.1.1酶的基本概念
10.1.2酶的活性中心
10.1.3酶的一级结构与催化功能的关系
10.1.4酶的二级和三级结构与催化功能的关系
10.1.5酶的四级结构与催化功能的关系
10.2酶催化反应的一般理论
10.2.1酶催化反应理论
10.2.2酶催化反应的动力学
10.2.3酶催化反应的动力学参数的求取
10.3酶催化反应的电化学
10.3.1酶催化反应的电化学研究方法
10.3.2酶催化反应的电流理论
10.3.3酶在电极表面的固定
10.4酶催化电化学研究的几个重要例子
10.4.1葡萄糖氧化酶
10.4.2反丁烯二酸还原酶和丁二酸脱氢酶
10.4.3过氧化物酶
10.4.4钼氧转移酶
10.4.5细胞色素P450酶
10.4.6氢酶
10.4.7含铜氧化酶
10.5酶电化学催化的应用
10.5.1用于底物的定量测定
10.5.2用作生物燃料电池的电极催化剂
10.5.3电化学免疫分析
10.5.4DNA杂交检测
参考文献
第11章 光电催化
11.1概述
11.2光电催化原理
11.2.1太阳能光电催化原理
11.2.2环境光电催化原理
11.3光电催化剂与光电催化反应
11.3.1TiO2光电催化剂的制备
11.3.2提高TiO2光催化活性的途径
11.3.3WO3光电催化剂
11.3.4CdS光电催化剂
11.3.5ZnO光电催化剂
11.3.6新型配合物半导体光电催化剂
11.3.7具有光电催化功能的聚合物纳米复合材料
11.3.8光电催化剂的表征
11.3.9光电催化反应
11.4重要的光电催化过程及应用
11.4.1光电催化电解水制氢
11.4.2光电催化对典型有机污染物的降解
11.5光电催化的研究方法
11.5.1光催化研究过程的分析方法
11.5.2光电催化的动力学研究
11.5.3光电化学研究方法
参考文献
第12章 燃料电池电催化
12.1燃料电池的分类和性能
12.1.1燃料电池分类
12.1.2燃料电池性能
12.2燃料电池电催化
12.2.1催化剂概述
12.2.2电催化反应特点
12.2.3催化剂的表征方法
12.2.4催化剂的结构组成
12.2.5催化剂的电催化性能
12.2.6催化剂的耐久性
12.3总结与展望
参考文献
第13章 工业过程电催化
13.1氯碱工业过程电催化
13.1.1氯碱工业概述
13.1.2氯碱电解槽的析氯阳极电催化
13.1.3氯碱电解槽的析氢阴极电催化
13.2湿法冶金工业电积过程电催化
13.2.1湿法冶金工业概述
13.2.2氯化物水溶液中Ni、Co电积过程电催化
13.2.3硫酸溶液中Ni电积过程电催化
13.2.4硫酸溶液Zn电积过程电催化
13.3熔盐铝电解过程电催化
13.3.1熔盐铝电解工业概述
13.3.2碳素阳极的掺杂电催化
13.3.3碳素阳极掺杂电催化机理
13.3.4锂盐阳极糊及其工业应用
13.3.5预焙阳极的掺杂电催化与综合改性
参考文献
索引
