納米材料化學(xué)基礎(chǔ) 倬健 康卓 張躍
定 價(jià):43 元
- 作者:梁倬健 康卓 張躍
- 出版時(shí)間:2025/3/1
- ISBN:9787111774129
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):TB383
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開(kāi)本:16開(kāi)
納米材料由于其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和量子效應(yīng),表現(xiàn)出與宏觀材料截然不同的物理、化學(xué)和生物特性,具有廣闊的應(yīng)用前景。本書(shū)旨在從化學(xué)的視角,系統(tǒng)介紹納米材料的基本概念、制備原理和方法,內(nèi)容涵蓋了納米材料的定義、結(jié)構(gòu)、制備、表征、性質(zhì)和應(yīng)用等方面,既注重理論講解,又注重實(shí)踐應(yīng)用。全書(shū)分為9章,包括緒論、納米材料的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、納米材料的晶體學(xué)、納米材料的制備、納米材料的表征、無(wú)機(jī)納米材料化學(xué)、有機(jī)納米材料化學(xué)、納米材料超分子化學(xué)及納米材料的應(yīng)用。
本書(shū)可作為高等院校材料科學(xué)與工程、化學(xué)、物理等相關(guān)專(zhuān)業(yè)本科生和研究生的教材,也可供從事納米科學(xué)與技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)的科技工作者參考。
納米材料由于其獨(dú)特的尺寸效應(yīng)和量子效應(yīng),表現(xiàn)出與宏觀材料截然不同的物理、化學(xué)和生物特性,具有廣闊的應(yīng)用前景。本書(shū)旨在從化學(xué)的視角,系統(tǒng)介紹納米材料的基本概念、制備原理和方法,內(nèi)容涵蓋了納米材料的定義、結(jié)構(gòu)、制備、表征、性質(zhì)和應(yīng)用等方面,既注重理論講解,又注重實(shí)踐應(yīng)用。全書(shū)分為9章,包括緒論、納米材料的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、納米材料的晶體學(xué)、納米材料的制備、納米材料的表征、無(wú)機(jī)納米材料化學(xué)、有機(jī)納米材料化學(xué)、納米材料超分子化學(xué)及納米材料的應(yīng)用。
人才是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要指標(biāo)。習(xí)近平總書(shū)記在黨的二十大報(bào)告中強(qiáng)調(diào):“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐!痹凇皟蓚(gè)一百年”交匯的關(guān)鍵歷史時(shí)期,堅(jiān)持“四個(gè)面向”,深入實(shí)施新時(shí)代人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略,優(yōu)化高等學(xué)校學(xué)科設(shè)置,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,提高人才自主培養(yǎng)水平和質(zhì)量,加快建設(shè)世界重要人才中心和創(chuàng)新高地,為2035年基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化提供人才支撐,為2050年全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)打好人才基礎(chǔ)是新時(shí)期黨和國(guó)家賦予高等教育的重要使命。
當(dāng)前,世界百年未有之大變局加速演進(jìn),新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入推進(jìn),要在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中搶占主動(dòng)權(quán)和制高點(diǎn),實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng),關(guān)鍵在于聚焦國(guó)際科技前沿、服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求,培養(yǎng)“向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進(jìn)、向極綜合交叉發(fā)力”的交叉型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。納米科學(xué)與工程學(xué)科具有典型的學(xué)科交叉屬性,與材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、信息科學(xué)、集成電路、能源環(huán)境等多個(gè)學(xué)科深入交叉融合,不斷探索各個(gè)領(lǐng)域的四“極”認(rèn)知邊界,產(chǎn)生對(duì)人類(lèi)發(fā)展具有重大影響的科技創(chuàng)新成果。
經(jīng)過(guò)數(shù)十年的建設(shè)和發(fā)展,我國(guó)在納米科學(xué)與工程領(lǐng)域的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),產(chǎn)出了一批國(guó)際領(lǐng)先的科技成果,形成了一支國(guó)際知名的高質(zhì)量人才隊(duì)伍。為了全面推進(jìn)我國(guó)納米科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展,2010年,將“納米材料與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專(zhuān)業(yè);2022年,國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)把“納米科學(xué)與工程”作為一級(jí)學(xué)科列入交叉學(xué)科門(mén)類(lèi);2023年,在戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材體系建設(shè)任務(wù)指引下,北京科技大學(xué)牽頭組織,清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、國(guó)家納米科學(xué)中心等二十余家單位共同參與,編寫(xiě)了我國(guó)首套納米材料與技術(shù)系列教材。該系列教材錨定國(guó)家重大需求,聚焦世界科技前沿,堅(jiān)持以戰(zhàn)略導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的體系化思維、以前沿導(dǎo)向鼓勵(lì)學(xué)生探索“無(wú)人區(qū)”、以市場(chǎng)導(dǎo)向引導(dǎo)學(xué)生解決工程應(yīng)用難題,建立基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)融通發(fā)展的新體系,為納米科學(xué)與工程領(lǐng)域的人才培養(yǎng)、教育賦能和科技進(jìn)步提供堅(jiān)實(shí)有力的支撐與保障。
納米材料與技術(shù)系列教材主要包括基礎(chǔ)理論課程模塊與功能應(yīng)用課程模塊。基礎(chǔ)理論課程與功能應(yīng)用課程循序漸進(jìn)、緊密關(guān)聯(lián)、環(huán)環(huán)相扣,培育扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維,培養(yǎng)構(gòu)建多學(xué)科交叉的知識(shí)體系和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
在基礎(chǔ)理論課程模塊中,《材料科學(xué)基礎(chǔ)》深入剖析材料的構(gòu)成與特性,助力學(xué)生掌握材料科學(xué)的基本原理;《材料物理性能》聚焦納米材料物理性能的變化,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)新興材料物理性質(zhì)的理解與分析能力;《材料表征基礎(chǔ)》與《先進(jìn)表征方法與技術(shù)》詳細(xì)介紹傳統(tǒng)與前沿的材料表征技術(shù),幫助學(xué)生掌握材料微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的分析方法;《納米材料制備方法》引入前沿制備技術(shù),讓學(xué)生了解材料制備的新手段;《納米材料物理基礎(chǔ)》和《納米材料化學(xué)基礎(chǔ)》從物理、化學(xué)的角度深入探討納米材料的前沿問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度思考;《材料服役損傷微觀機(jī)理》結(jié)合新興技術(shù),探究材料在服役過(guò)程中的損傷機(jī)制。功能應(yīng)用課程模塊涵蓋了信息領(lǐng)域的《磁性材料與功能器件》《光電信息功能材料與半導(dǎo)體器件》《納米功能薄膜》,能源領(lǐng)域的《電化學(xué)儲(chǔ)能電源及應(yīng)用》《氫能與燃料電池》《納米催化材料與電化學(xué)應(yīng)用》《納米半導(dǎo)體材料與太陽(yáng)能電池》,生物領(lǐng)域的《生物醫(yī)用納米材料》。將前沿科技成果納入教材內(nèi)容,學(xué)生能夠及時(shí)接觸到學(xué)科領(lǐng)域的最前沿知識(shí),激發(fā)創(chuàng)新思維與探索欲望,搭建起通往納米材料與技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí)體系,真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。
希望本系列教材能夠助力每一位讀者在知識(shí)的道路上邁出堅(jiān)實(shí)步伐,為我國(guó)納米科學(xué)與工程領(lǐng)域引領(lǐng)國(guó)際科技前沿發(fā)展、建設(shè)創(chuàng)新國(guó)家、實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)使命貢獻(xiàn)力量。
北京科技大學(xué)中國(guó)工程院院士納米材料化學(xué)是材料學(xué)、化學(xué)、納米科學(xué)與技術(shù)交叉的一門(mén)學(xué)科。本書(shū)的編寫(xiě)旨在為本科生、研究生及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員提供一個(gè)系統(tǒng)、全面地涵蓋納米材料化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的教材。全書(shū)分為9章,從化學(xué)的視角,系統(tǒng)介紹納米材料的基本概念、制備原理和方法,內(nèi)容涵蓋了納米材料的定義、結(jié)構(gòu)、制備、表征、性質(zhì)和應(yīng)用等方面,既注重講解納米材料化學(xué)的理論基礎(chǔ),又注重介紹幾類(lèi)重要的納米材料的性質(zhì),最后還延伸至納米材料在不同領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。
本書(shū)適用于化學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的本科生、研究生以及從事納米材料研究的專(zhuān)業(yè)人員,同時(shí)也適合對(duì)納米材料感興趣的科技愛(ài)好者閱讀參考。讀者在閱讀本書(shū)時(shí),可以根據(jù)自己的需求選擇章節(jié)進(jìn)行學(xué)習(xí)。建議先通讀基礎(chǔ)章節(jié),了解基本概念后,再深入學(xué)習(xí)各類(lèi)納米材料的性質(zhì)和具體應(yīng)用。此外,本書(shū)中的思考題有助于讀者鞏固知識(shí),建議讀者在閱讀過(guò)程中積極思考、完成。
本書(shū)由北京科技大學(xué)納米材料研究專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)共同編寫(xiě)。張躍教授對(duì)全書(shū)的知識(shí)體系和撰寫(xiě)思路進(jìn)行了系統(tǒng)規(guī)劃,第1、3、4章由北京科技大學(xué)的梁倬健編寫(xiě),第2、7、8章由北京化工大學(xué)的鄒慶立編寫(xiě),第5章由北京科技大學(xué)的賴(lài)念筑編寫(xiě),第6章、第9章由北京科技大學(xué)梁倬健、北京科技大學(xué)康卓編寫(xiě)。
感謝各位讀者對(duì)本書(shū)的支持和關(guān)注,因受撰寫(xiě)時(shí)間及編者水平所限,書(shū)中難免有不足之處,我們誠(chéng)懇地希望讀者予以批評(píng)指正。
編者編委會(huì)
高等院校教師
前言
第1章緒論1
11材料化學(xué)的內(nèi)涵1
12材料的分類(lèi)3
121金屬材料3
122無(wú)機(jī)非金屬材料4
123高分子材料5
124復(fù)合材料5
125納米材料6
13納米材料的分類(lèi)6
14納米材料的特性7
141納米尺度效應(yīng)7
142納米材料特性8
思考題10
參考文獻(xiàn)11
第2章納米材料的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)12
21結(jié)晶熱力學(xué)12
22納米粒子成核動(dòng)力學(xué)14
221空氣/水界面薄膜生成動(dòng)力學(xué)15
222納米催化劑光催化動(dòng)力學(xué)16
23納米粒子團(tuán)聚自發(fā)性20
24納米粒子團(tuán)聚動(dòng)力學(xué)20
思考題22
參考文獻(xiàn)22
第3章納米材料的晶體學(xué)23
31關(guān)于ZnO的六方晶型23
32納米晶體生長(zhǎng)的取向性25
321ZnO納米晶體生長(zhǎng)的取向性25
322CdS納米晶體生長(zhǎng)的取向性26
33納米材料的缺陷28
331納米材料中缺陷的作用28
332納米材料中缺陷的合成控制30
思考題31
參考文獻(xiàn)31
第4章納米材料的制備33
41物理法制備納米材料33
411真空蒸發(fā)冷凝法33
412物理粉碎法34
413濺射法36
42化學(xué)法制備納米材料37
421化學(xué)氣相沉積法37
422液相化學(xué)反應(yīng)法45
423固相化學(xué)反應(yīng)法54
思考題57
參考文獻(xiàn)57
第5章納米材料的表征59
51顯微鏡59
511掃描電鏡59
512透射電鏡64
513原子力顯微鏡67
52X射線光譜68
521X射線衍射光譜分析法68
522X射線吸收光譜69
523X射線光電子能譜72
53分子光譜80
531紫外-可見(jiàn)-近紅外光譜80
532紅外光譜82
533拉曼光譜84
54粒度分析技術(shù)87
541動(dòng)態(tài)光散射法87
542激光粒度分析法89
543高速離心沉降法93
544電超聲粒度分析法96
思考題98
參考文獻(xiàn)99
第6章無(wú)機(jī)納米材料化學(xué)101
61單質(zhì)納米材料101
611碳納米材料101
612硅納米材料108
613金屬單質(zhì)納米材料110
62二元無(wú)機(jī)化合物納米材料111
621氧族化合物111
622氮化物117
623碳化物120
624硼化物122
63其他無(wú)機(jī)化合物納米材料123
631鈣鈦礦123
632二維MXene材料125
633尖晶石126
634硅酸鹽129
635層狀雙金屬氫氧化物134
思考題136
參考文獻(xiàn)136
第7章有機(jī)納米材料化學(xué)140
71金屬有機(jī)化合物140
711金屬有機(jī)框架材料140
712金屬配位納米粒子和金屬聚合物
納米粒子141
72穴狀有機(jī)物143
73分子開(kāi)關(guān)145
731化學(xué)激活分子開(kāi)關(guān)145
732光激活分子開(kāi)關(guān)146
思考題147
參考文獻(xiàn)147
第8章納米材料超分子化學(xué)149
81超分子149
82自組裝151
821冠狀化合物的分子組裝152
822環(huán)糊精的分子組裝154
823杯芳烴的分子組裝155
824其他合成受體的分子組裝156
思考題158
參考文獻(xiàn)158
第9章納米材料的應(yīng)用161
91納米材料在能源環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用161
911氫氣儲(chǔ)存161
912電解水制氫162
913燃料電池162
914鋰離子電池163
915超級(jí)電容器164
916廢水處理166
92納米材料在電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用166
921納米發(fā)光功能材料167
922光子晶體和光子存儲(chǔ)167
923磁性液體169
93納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用170
931藥物傳遞170
932醫(yī)學(xué)造影174
933醫(yī)學(xué)診斷174
思考題175
參考文獻(xiàn)175