有机-无机杂化材料及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:吴璧耀

出品人:

页数:286

译者:

出版时间:2005-7

价格:38.0

装帧:平装

isbn号码:9787502571283

丛书系列:

图书标签:

• 杂化材料
• 材料
• 有机-无机杂化材料
• 杂化材料
• 材料科学
• 纳米材料
• 复合材料
• 功能材料
• 催化
• 吸附
• 传感器
• 能源材料

《纳米结构功能材料的设计与合成》 本书深入探讨了当前材料科学领域最前沿的纳米结构功能材料，聚焦于其精巧的设计理念、多样化的合成策略及其在能源、环境、生物医学和电子信息等关键领域的广阔应用前景。 第一部分：纳米结构的设计原理与构筑策略 本部分旨在为读者构建一个坚实的理论基础，理解纳米尺度下材料所展现出的独特物理化学性质。我们将从原子、分子层面的相互作用出发，阐述量子尺寸效应、表面与界面效应等核心概念，解释为何纳米材料能实现宏观材料难以企及的功能。 尺寸与形貌控制： 详细介绍如何通过精确调控纳米颗粒的尺寸（从几纳米到百纳米）、形貌（如纳米线、纳米管、纳米片、量子点、多孔纳米结构等）来优化材料的光学、电学、催化活性和机械性能。我们将回顾各种尺寸生长机制，如Ostwald熟化、自组装等，并讨论如何通过调控反应动力学和热力学参数来实现精确控制。 晶体结构与相工程： 探讨不同晶体结构（如立方、六方、四方等）以及材料相变在纳米尺度下的特殊表现。重点介绍如何通过晶格畸变、应力调控、外延生长等手段，设计具有特定电子能带结构、优异载流子迁移率或特殊磁学性质的纳米材料。 缺陷工程与掺杂策略： 深入分析点缺陷、位错、晶界等缺陷对纳米材料性能的影响，并介绍如何通过精确引入氧空位、金属空位、晶格畸变或掺杂非主族元素来调控材料的载流子浓度、导电性、催化活性和发光特性。我们将讨论不同掺杂元素的选择依据及其在调控材料性能中的作用。 表面修饰与官能化： 详细阐述通过物理吸附、化学键合等方式在纳米材料表面引入特定官能团或有机分子，以改变其表面能、润湿性、生物相容性或赋予其特异性的识别、催化功能。我们将介绍表面等离子体共振、表面配体工程等先进技术。 第二部分：先进的纳米结构功能材料合成方法 本部分将系统介绍当前主流的、高效的纳米结构功能材料合成技术，从实验室小规模制备到潜在的大规模工业化生产，提供多样化的选择和深入的工艺理解。 自下而上法（Bottom-Up）： 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）： 详细讲解从前驱体溶液通过水解、缩聚反应形成凝胶，再经过干燥、烧结等步骤制备氧化物、陶瓷、复合纳米材料的工艺流程，强调其在制备高纯度、均匀性和形貌可控性方面的优势。 化学共沉淀法（Co-precipitation）： 阐述通过控制溶液pH值、温度等条件，使多种金属离子同步沉淀，制备纳米氧化物、氢氧化物等材料的原理与操作，讨论其在制备复杂组分材料中的应用。 水热/溶剂热法（Hydrothermal/Solvothermal）： 详细介绍在密闭容器中，利用高温高压的水或有机溶剂作为反应介质，合成各类纳米晶体、纳米线、纳米片等材料的机理，重点分析温度、压力、溶剂、添加剂对产物形貌和结晶度的影响。 微乳液法（Microemulsion）： 讲解利用表面活性剂在油水界面形成的纳米反应室，实现对纳米颗粒尺寸和分布的精确控制，特别适用于金属、氧化物纳米颗粒的制备。 气相沉积法（Vapor Deposition）： 包括物理气相沉积（PVD，如溅射、蒸发）和化学气相沉积（CVD），重点阐述其在制备薄膜、纳米线、量子点等材料中的应用，分析不同沉积方式的特点和对薄膜结构的调控能力。 自上而下法（Top-Down）： 机械球磨法（Mechanical Milling）： 介绍通过高速撞击和摩擦，将块状材料破碎成纳米尺度的粉末，适用于硬质合金、金属间化合物等材料的制备，讨论其在大规模制备中的潜力和局限性。 模板法（Template Synthesis）： 详细阐述利用预先制备好的微孔或介孔材料作为模板，通过填充、沉积等方式，构筑具有特定形貌的纳米结构，如纳米管、纳米线阵列等，重点介绍氧化铝模板、分子筛模板的应用。 激光烧蚀法（Laser Ablation）： 介绍利用高强度激光束轰击靶材，将其汽化、冷凝形成纳米颗粒，特别适用于制备纯金属纳米颗粒或合金纳米颗粒。 第三部分：纳米结构功能材料的表征技术 为准确理解和优化纳米材料的性能，详尽的表征是必不可少的。本部分将系统介绍用于纳米结构功能材料研究的关键表征技术。 形貌与结构表征： 透射电子显微镜（TEM）与扫描电子显微镜（SEM）： 详细介绍其成像原理、分辨率差异，以及如何用于观察纳米材料的尺寸、形貌、晶体结构、晶界、位错等微观结构信息。 X射线衍射（XRD）： 阐述其在确定晶体结构、相组成、晶粒尺寸、晶格应力等方面的作用。 原子力显微镜（AFM）： 介绍其在高分辨表面形貌成像、表面形貌测量、力学性质探测方面的能力。 化学组成与电子态表征： X射线光电子能谱（XPS）： 讲解其用于测定表面元素组成、化学态、氧化态等信息。 能量色散X射线光谱（EDX）/波长色散X射线光谱（WDX）： 阐述其在确定样品元素组成和分布方面的应用。 拉曼光谱（Raman Spectroscopy）： 介绍其在识别分子结构、晶体相、应力、缺陷等方面的作用。 傅里叶变换红外光谱（FTIR）： 讲解其用于识别有机官能团、无机物化学键等信息。 光学与电学性能表征： 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）： 介绍其用于研究材料的能带结构、光学带隙、光吸收特性。 荧光光谱（Photoluminescence）： 阐述其用于研究材料的发光机理、发光效率、发光中心等。 电化学测试（如循环伏安法CV，电化学阻抗谱EIS）： 介绍其在评估材料电催化活性、储能性能、导电性等方面的应用。 第四部分：纳米结构功能材料的应用 本部分将聚焦于纳米结构功能材料在多个关键领域的实际应用，展示其如何解决当前技术瓶颈，推动行业发展。 能源领域： 催化： 纳米材料在多相催化、光催化（如水分解制氢、CO2还原）、电催化（如燃料电池氧还原反应、析氢反应）中的高效应用，重点介绍催化活性位点、表面积、电子结构对催化性能的影响。 储能： 纳米材料在锂离子电池、超级电容器、钠离子电池等中的应用，包括电极材料、电解质材料的优化，提升能量密度、功率密度和循环稳定性。 太阳能电池： 纳米材料在染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池等中的应用，提高光电转换效率。 环境领域： 水处理： 纳米材料在吸附污染物（如重金属离子、有机染料）、光催化降解污染物、膜分离等方面的应用。 空气净化： 纳米材料作为空气过滤器、光催化分解挥发性有机化合物（VOCs）等。 生物医学领域： 药物递送： 纳米载体用于靶向递送药物，提高疗效，降低毒副作用。 生物成像： 纳米探针用于体内外生物分子的标记和成像。 疾病诊断与治疗： 纳米材料在生物传感器、癌症治疗（如光动力疗法、磁热疗法）中的应用。 电子信息领域： 半导体器件： 纳米材料作为新型半导体材料，用于制造高性能晶体管、光电器件、传感器。 显示技术： 量子点在LED背光源、QLED显示器中的应用，实现更广的色域和更高的能效。 磁性材料： 纳米磁性材料在数据存储、磁共振成像（MRI）等方面的应用。 本书内容涵盖了纳米结构功能材料从设计、合成到表征和应用的完整链条，旨在为材料科学、化学、物理、工程等相关领域的科研人员、研究生以及对该领域感兴趣的读者提供一本全面、深入、实用的参考著作。通过学习本书，读者将能够深刻理解纳米科学的魅力，掌握先进的材料制备技术，并为开发下一代高性能功能材料提供理论指导和实践经验。

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我对这本书的整体结构组织感到非常赞赏，它不像传统的教材那样线性思维，而是采取了一种非常模块化、交叉引用的方式来构建知识体系。每一章似乎都能独立地站住脚，但又巧妙地与其他章节形成逻辑上的呼应和补充。这种非线性的阅读体验，非常适合那些有特定研究方向，只需要快速定位到相关技术点的资深研究人员。比如，如果你对某个特定类型的界面缺陷敏感，可以直接跳转到相关的章节，然后通过脚注和交叉引用去追溯其前体材料的合成方法，而无需完整地阅读全书。这种设计体现了作者对目标读者群需求的精准把握——他们往往时间宝贵，需要的是高效的信息检索和整合能力。此外，书末附带的参考文献列表异常详尽和权威，囊括了近二十年来的核心文献，为进一步深入研究提供了坚实的起点。这本书真正做到了在广度与深度之间找到了一个微妙的平衡点，既提供了足够的研究深度，又保持了足够的系统性。

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这本书的排版和图表质量给我留下了非常深刻的印象，这在许多专业书籍中是难能可贵的。清晰的流程图、高质量的扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）图像，以及结构示意图都经过了精心处理，使得复杂的微观结构一目了然。特别是作者在对比不同合成路径的结构形貌差异时，使用的对比图表设计得非常直观有效，这极大地帮助我理解了不同制备条件对最终材料性能的决定性影响。对于我这种视觉学习者来说，这些高质量的插图简直是福音。每一次阅读，我都忍不住会花时间去欣赏那些精美的晶体结构模型和能带图，它们不仅是知识的载体，本身也具有很高的艺术价值。这种对视觉呈现的重视，让原本可能枯燥的理论学习过程变得更加愉悦和高效。可以说，光是这些高质量的图谱资料，就已经值回票价了，它们是构建我们对材料内部世界认知的有力工具。

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这本书的装帧设计和纸张质量都体现了一种匠心，拿在手里很有分量感，这让我对内容的期待值一下子拉高了不少。然而，在深入阅读后，我发现它更像是一本高度专业化的学术会议论文集，而不是一本面向广泛读者的科普或综述性读物。它的语言风格极其凝练，充满了专业术语和复杂的数学模型推导，对于没有深厚化学或物理背景的读者来说，阅读门槛相当高。我花费了大量时间去查阅那些文中频繁出现的缩写和特定反应机理，这无疑减缓了阅读的流畅性。虽然内容无疑是尖端和前沿的，但其叙述方式更倾向于“告知”而非“引导”，缺乏必要的背景铺垫和类比解释，这使得一些关键概念的理解需要反复咀嚼。特别是涉及高阶能带理论和晶格失配的章节，信息密度实在太大了，感觉作者是想把所有相关的细节都塞进去，却牺牲了一定的可读性。对于初学者来说，这本书可能会造成一定的挫败感，它更适合已经是该领域内有一定积累的研究人员作为工具书来查阅特定数据或方法。

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说实话，我购买这本书是冲着它在“应用”二字上的承诺去的。我一直关注如何将实验室里的新材料快速推向市场，解决实际工程中的痛点。这本书在理论介绍部分确实扎实得令人佩服，但当翻到中后部的应用案例时，我感到有些意犹未尽，甚至可以说略显保守。它列举的许多应用场景，比如高效催化剂、柔性电子器件等，虽然都提到了，但大多停留在了“概念验证”的阶段，缺乏对大规模生产可行性、长期稳定性测试，以及成本效益分析的深入探讨。我更希望看到一些关于专利布局、产业化瓶颈突破的真实案例分析，或者至少是更详细的工艺参数优化过程。例如，在电池电极材料的介绍部分，提到了一种新型界面稳定剂，但对于该稳定剂在不同温度和湿度条件下的寿命衰减曲线，描述得较为模糊。总体而言，它在“是什么”和“为什么”上做得很好，但在“如何实现”和“商业化前景”上，我觉得还有很大的提升空间，更像是一份严谨的学术报告摘要合集。

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这本书简直是为我量身定做的，我拿到手就迫不及待地翻阅起来。我一直对前沿的材料科学领域抱有浓厚的兴趣，尤其是那种能够将不同学科的优势结合起来的创新方向。这本书在结构上非常清晰，从基础理论的构建到具体的应用实例，循序渐进，让人很容易跟上作者的思路。比如，它对纳米尺度的界面效应的探讨，深入浅出地解释了为什么在杂化结构中性能会有质的飞跃。我特别欣赏作者在案例分析中展现出的那种严谨的科学态度，每一个结论都有详实的数据和深入的机理分析作为支撑。读完前几章，我感觉自己对如何设计和合成具有特定功能的杂化体系，有了一个全新的、更加系统化的认知框架。这本书不是那种空泛地罗列概念的教科书，而是真正体现了研究人员在面对复杂材料体系时所必须具备的洞察力和解决问题的能力。我尤其关注了其中关于光电转换效率优化的章节，里面的方法论对我目前手头的一个小项目启发巨大，提供了许多可以尝试的新思路和优化方向。这本书无疑是我书架上的一颗璀璨明珠，是理解现代功能材料设计的必备参考。

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