本書根據(jù)作者多年從事非晶納米材料研究的成果編寫而成,系統(tǒng)介紹了非晶納米材料的制備、表征與應(yīng)用。第1章主要介紹非晶納米材料的本質(zhì)特征、發(fā)展歷程及普適制備方法;第2章與第3章從表征技術(shù)的角度,探討了非晶納米材料的原位結(jié)構(gòu)、電子態(tài)與缺陷;第4~7章分別介紹零維、一維、二維、三維非晶納米材料制備方法;第8章闡述非晶涂層和非晶 -晶體復(fù)合納米材料的合成;第9~13章介紹非晶納米材料在電催化、電池、超級電容器、光催化與工程領(lǐng)域的應(yīng)用。
本書可供從事納米材料研究的科研人員參考,也可供電催化、光催化、電化學(xué)儲能等相關(guān)領(lǐng)域的人員閱讀。
郭林,教授,博士生導(dǎo)師,教育部長江學(xué)者特聘教授,國家杰出青年基金獲得者,新世紀(jì)百千萬工程國家人選,享受國務(wù)院政府特殊津貼。曾任北京航空航天大學(xué)大學(xué)化學(xué)學(xué)院副院長(2008.06-2016.05)、常務(wù)副院長(2016.06-2020.03)。技部重點研發(fā)項目首席科學(xué)家。獲國家自然科學(xué)二等獎1項,教育部自然科學(xué)一等獎1項。榮獲全國優(yōu)秀教師、寶鋼優(yōu)秀教師獎、北京市高校優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、北京市有突出貢獻的科學(xué)、技術(shù)、管理人才、北京市優(yōu)秀教師、北京市優(yōu)秀研究生指導(dǎo)教師,Royal Society of Chemistry Dalton Horizon Prize(全球2人)。中國化學(xué)會會士,Royal Society of Chemistry會士,中國顆粒學(xué)會理事,中國高科技產(chǎn)業(yè)化研究會委員,Nano Research、Science China Materials等期刊編委。近年來主持包括重點研發(fā)計劃、基金委重點項目、國防基礎(chǔ)科研項目在內(nèi)的國家、省部級項目30余項。在Science、Nature、Nat.Catal.、Nat.Mater.、JACS、Angew.Chem.Int.Ed.、PNAS、Chem.Rev.等國際重要期刊發(fā)表SCI論文450余篇,他引23000余次,入選科睿唯安、愛思唯爾高被引學(xué)者。申請專利40余項,授權(quán)專利38項。
第1章 緒論001
1.1 非晶材料概述002
1.2 非晶材料與晶體的結(jié)構(gòu)差異003
1.2.1 晶體和準(zhǔn)晶體004
1.2.2 非晶材料005
1.3 非晶材料的歷史006
1.3.1 晶體學(xué)的建立007
1.3.2 非晶材料的啟蒙008
1.3.3 現(xiàn)代非晶材料1——無定形單質(zhì)材料008
1.3.4 現(xiàn)代非晶材料2——金屬玻璃材料009
1.3.5 現(xiàn)代非晶材料3——非傳統(tǒng)非晶納米材料0 1 1
1.4 非晶納米材料的生長機制012
1.4.1 經(jīng)典成核理論012
1.4.2 非晶參與的多步驟轉(zhuǎn)化機制013
1.4.3 溶液中的復(fù)雜生長過程014
1.5 總結(jié)與展望015
參考文獻016
第2章 非晶納米材料的原子結(jié)構(gòu)和電子態(tài)表征技術(shù)017
2.1 球差校正透射電子顯微鏡018
2.1.1 引言018
2.1.2 球差校正透射電子顯微鏡的發(fā)展歷史018
2.1.3 電子能量損失譜022
2.1.4 原位球差透射電子顯微鏡表征非晶納米材料的實例025
2.1.5 展望030
2.2 X射線吸收精細結(jié)構(gòu)光譜031
2.2.1 引言 031
2.2.2 擴展 X射線吸收精細結(jié)構(gòu) 031
2.2.3 X射線吸收近邊結(jié)構(gòu) 034
2.2.4 在非晶納米材料表征中的應(yīng)用 035
2.2.5 展望 039
參考文獻 040
第3章 非晶納米材料的缺陷表征 045
3.1 引言 046
3.2 正電子湮沒譜 048
3.3 電子順磁共振 053
3.4 光致發(fā)光光譜 059
3.5 總結(jié)與展望 063
參考文獻 064
第4章 零維非晶納米材料的合成 067
4.1 引言 068
4.2 自下而上法 068
4.2.1 溶液化學(xué)法 068
4.2.2 熱處理法 075
4.2.3 其他方法 079
4.3 自上而下法 081
4.4 總結(jié)與展望 083
參考文獻 083
第5章 一維非晶納米材料的合成 085
5.1引言 086
5.2 水熱 /溶劑熱法 087
5.3 化學(xué)沉淀法 090
5.4 電化學(xué)沉積法 094
5.5 模板法 096
5.6 其他合成方法 099
5.7 總結(jié)與展望 104
參考文獻 104
第6章 二維非晶納米材料的合成 107
6.1 引言 108
6.2 熱分解法 109
6.3 剝離法 111
6.4 沉積法 113
6.4.1 物理氣相沉積法 113
6.4.2 電沉積法 114
6.5 化學(xué)沉淀法 116
6.6 模板法 118
6.7 相變法 120
6.8 溶膠-凝膠法 121
6.9 元素摻雜法 122
6.10 總結(jié)與展望 123
參考文獻 124
第7章 三維非晶納米材料的合成 127
7.1引言 128
7.2 模板法 128
7.2.1 配位刻蝕法 128
7.2.2 酸 /堿刻蝕法 131
7.2.3 氧化還原刻蝕法 133
7.2.4 自模板法 134
7.3 電化學(xué)方法 136
7.4 水熱 /溶劑熱法 137
7.5 常規(guī)溶液法 138
7.6 激光 /超聲輔助溶液法 139
7.7 其他合成方法 140
7.8 總結(jié)與展望 142
參考文獻 142
第8章 非晶涂層和非晶 -晶體復(fù)合納米材料的合成 147
8.1 引言 148
8.2 通過原子層沉積制備的非晶涂層納米材料 149
8.2.1 非晶金屬氧化物涂層 149
8.2.2 非晶金屬氟化物涂層 151
8.3 非晶殼層納米材料 151
8.3.1 一維非晶殼層納米材料 151
8.3.2 二維非晶殼層納米材料 156
8.3.3 三維非晶殼層納米材料 160
8.4 非晶 -晶體復(fù)合納米材料 165
8.4.1 二維非晶 -晶體復(fù)合納米材料 165
8.4.2 三維非晶 -晶體復(fù)合納米材料 167
8.5 總結(jié)與展望 170
參考文獻 171
第9章 非晶納米材料在電催化中的應(yīng)用 175
9.1 引言 176
9.2 電催化基礎(chǔ) 177
9.3 非晶納米材料作為水分解反應(yīng)的電催化劑 178
9.3.1 非晶納米材料在 HER中的應(yīng)用 178
9.3.2 非晶納米材料在 OER中的應(yīng)用 186
9.3.3 非晶納米材料在 ORR中的應(yīng)用 195
9.3.4 非晶納米材料在 CRR中的應(yīng)用 197
9.3.5 非晶納米材料在 NRR中的應(yīng)用 198
9.3.6 非晶納米材料作為雙功能電催化劑 198
9.4 總結(jié)與展望 202
參考文獻 203
第10章 非晶納米材料在電池中的應(yīng)用 209
10.1 引言 210
10.2 電池負極材料 210
10.2.1 非晶磷化合物 210
10.2.2 非晶硅復(fù)合物 214
10.2.3 非晶過渡金屬氧化物 219
10.2.4 非晶碳 227
10.3 電池正極材料 232
10.3.1 非晶磷酸鐵 232
10.3.2 非晶釩基氧化物 235
10.3.3 非晶金屬多硫化物 236
10.4 總結(jié)與展望 239
參考文獻 240
第11章 非晶納米材料在超級電容器中的應(yīng)用247
11.1 引言248
11.2 雙電層電容器(EDLC) 249
11.3 贗電容器254
11.3.1 非晶金屬氧化物254
11.3.2 非晶金屬硫化物262
11.3.3 其他非晶納米材料266
11.4 總結(jié)與展望268
參考文獻268
第12章 非晶納米材料在光催化中的應(yīng)用271
12.1 引言272
12.2 光催化降解273
12.3 光催化水分解277
12.4 光電催化280
12.5 非晶納米材料在光催化中作為助催化劑282
12.6 光催化中的其他應(yīng)用284
12.7 總結(jié)與展望286
參考文獻287
第13章 非晶納米材料的工程應(yīng)用289
13.1 引言290
13.2 非晶納米材料的力學(xué)性能290
13.2.1 非晶合金/ 金屬291
13.2.2 非晶非金屬材料296
13.3 非晶材料的力學(xué)性能增強策略299
13.3.1 引入微/ 納米第二相299
13.3.2 引入微/ 納米非均勻性304
13.3.3 表面改性305
13.3.4 非晶基復(fù)合材料306
13.4 總結(jié)與展望311
參考文獻312