精细化工概论

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页数:276
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出版时间:2008-10
价格:29.80元
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isbn号码:9787122034977
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  • 化工
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  • 化工基础
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  • 有机化工
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  • 高分子化学
  • 材料化学
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具体描述

《教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会推荐教材·精细化工概论》为教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会推荐用教材。《教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会推荐教材·精细化工概论》详细论述了表面活性剂、日用化学品、胶黏剂、涂料、染料与颜料、功能高分子材料、食品添加剂、助剂以及无机功能材料等精细化工和精细化学品的基础知识。全书力求反映精细化工课程的特点,在内容的选择上注意实用性和新颖性相结合,将精细化工的新进展和新材料、新品种有机地融合进来。《教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导分委员会推荐教材·精细化工概论》既可作为高等院校化学、化工及相关专业的教材,又可作为精细化工产品开发、研究、生产领域的专业技术人员的参考书。

现代材料科学前沿:从微观结构到宏观性能的跨越 图书简介 本书旨在为化学、材料科学、物理学及相关工程领域的研究人员、工程师和高年级本科生提供一个全面、深入的视角,探讨当代材料科学领域最活跃、最具颠覆性的研究方向。我们不再局限于传统材料的性质描述,而是聚焦于如何通过对物质的原子级、分子级乃至纳米级的精准调控,来设计和实现具有革命性宏观性能的新型功能材料。 本书结构清晰,内容涵盖了从基础理论到尖端应用的多个维度,力求构建一个从“微观机理”到“宏观应用”的完整知识体系。 --- 第一部分:基础理论的深化与拓展 (Foundation Deepening) 本部分着重于对支撑现代材料科学发展的核心理论进行提炼与深化,为后续的功能设计打下坚实的理论基础。 第一章:晶体学与缺陷工程的新视角 传统晶体学侧重于完美晶格的描述,而本章则聚焦于晶体缺陷的定量化与功能化。我们将深入探讨点缺陷(空位、间隙原子、取代原子)的形成能、迁移机制及其在电学和光学性质中的主导作用。重点分析位错在塑性变形中的动态行为,并引入高熵合金(HEA)中复杂多组分晶格带来的局域无序(LRO)对材料稳定性和力学性能的影响。特别辟出章节讨论二维材料(如石墨烯、过渡金属硫化物)的边缘效应与层间耦合,这些“缺陷”如何成为功能实现的决定性因素。 第二章:第一性原理计算与材料信息学 材料的性能设计正日益依赖于计算模拟。本章详细阐述基于密度泛函理论(DFT)的材料结构优化、能带计算、态密度分析及其在预测新相、确定相图中的应用。我们将探讨如何利用分子动力学(MD)模拟来捕捉原子在时间尺度上的演化,尤其是在极端条件(高温、高压、强辐射)下的行为。更进一步,本章引入材料信息学(Materials Informatics),介绍如何利用高通量计算数据、机器学习(ML)算法(如高斯过程回归、神经网络)来加速新型催化剂或电池电解质的筛选过程,实现“计算驱动的材料发现”。 第三章:界面与表面化学的精细控制 材料的功能往往由其界面和表面决定。本章深入探讨异质结(Heterojunctions)的构建原理,包括能带错配、界面电荷转移及其对光催化、热电转换效率的提升机制。详细解析表面吸附动力学,特别是针对纳米颗粒表面活性位点的设计,如何实现对反应选择性的精确控制。此外,本章还将介绍先进的表面分析技术,如X射线光电子能谱(XPS)、扫描隧道显微镜(STM)等如何用于原子尺度的表面结构确认。 --- 第二部分:功能化材料的设计与实现 (Functional Design & Realization) 本部分将理论知识转化为具体的材料体系设计,重点关注当前研究热点中的几类颠覆性材料。 第四章:拓扑材料与量子效应 本章是理论物理与凝聚态物理的交叉前沿。我们将系统介绍拓扑绝缘体(TIs)的基本概念,即体态绝缘而表面导电的特性,以及其在低能耗电子学中的潜力。深入剖析狄拉克半金属和Weyl半金属的能带结构,理解其独特的线性色散关系。本章还将探讨如何利用磁性来诱导拓扑相变,以及如何通过表面沉积或应力调控来优化这些量子材料的拓扑保护强度和费米能级位置。 第五章:先进能源转换材料:光捕获与存储的极限 针对全球能源挑战,本章聚焦于下一代高效能源材料的开发。 光电转换: 深入解析钙钛矿太阳能电池(PSCs)的电荷传输机制、缺陷钝化策略,以及如何通过有机/无机杂化来提高其长期稳定性和抗湿性。对比分析量子点光敏剂在敏化太阳能电池中的应用。 储能系统: 不仅关注锂离子电池的传统正负极材料,更将重点放在固态电解质的离子电导率优化、界面阻抗降低的研究。探讨金属-空气电池和钠离子/钾离子电池体系中新型阴极材料的挑战与机遇。 第六章:智能响应性高分子与超材料 本章探索材料如何与环境进行动态交互。 形状记忆与自修复: 详细阐述基于动态共价键网络(如Diels-Alder反应)和超分子组装的高分子材料的阈值应力与回复温度的调控。重点分析如何设计具备多重刺激响应性(光、热、pH)的智能水凝胶。 声学与电磁超材料: 介绍如何利用亚波长尺度的结构单元(Meta-atoms)来打破传统材料对电磁波或声波的限制。分析负折射率的实现原理,以及在隐身技术和超分辨成像中的潜在应用。 --- 第三部分:制备技术与尺度放大 (Fabrication & Scalability) 先进材料的实现依赖于精确的合成与表征技术。本部分关注从实验室到工业规模的转化挑战。 第七章:自下而上与自上而下的纳米结构构建 本章对比分析两种主要的纳米结构构建哲学。自下而上方法侧重于化学合成,深入探讨溶胶-凝胶法、化学气相沉积(CVD)在控制晶体取向和形貌方面的优势与局限。自上而下方法则聚焦于光刻、刻蚀等物理加工技术,重点讲解电子束刻蚀(EBL)如何实现亚十纳米尺度的图案化,以及聚焦离子束(FIB)在样品制备和三维重构中的应用。特别关注原子层沉积(ALD)在实现超薄、高均匀性薄膜生长中的核心地位。 第八章:原位表征与动态过程监测 要理解材料的动态行为,必须在它们发生变化时进行观察。本章详细介绍原位/操作条件下的电子显微镜技术(如原位加热/拉伸/电化学池TEM),如何捕获晶粒的实时生长、相变或催化反应中间体的瞬间状态。阐述如何结合同步辐射光源进行高时间分辨率的X射线吸收谱(XAS)分析,以揭示活性中心的电子态变化,从而实现对材料性能提升机理的“看得见、摸得着”的理解。 第九章:过程放大与可持续性考量 从克级到公斤级乃至吨级的放大是材料走向实际应用的关键瓶颈。本章探讨连续流化学反应器在纳米材料(如量子点、特定形貌的催化剂)批量制备中的应用,如何通过精确控制停留时间、温度梯度来保证产品批次间的一致性。同时,本章将对材料生命周期评估(LCA)进行介绍,强调如何设计环境友好型、低毒性、易回收的功能材料体系,确保前沿科技成果的可持续发展性。 --- 结语:面向未来材料系统的集成化挑战 全书最后总结了当前材料科学面临的集成化挑战:如何将异构材料(如光电、生物相容性、力学强度)有效地集成到一个单一的、功能更强大的系统中,并探讨跨学科合作(如生物工程、人工智能)将如何塑造材料科学的下一个十年。 本书力求以严谨的学术态度和前沿的研究实例,为读者构建一个关于“设计-合成-表征-应用”闭环的现代材料科学全景图。

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读后感

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这本书的语言风格,可以说是在严谨的学术性和通俗的科普性之间找到了一个完美的平衡点。作者在处理专业术语时,通常会给出清晰的定义,并结合生动的例子来帮助读者理解。例如,在解释“不对称合成”这一概念时,作者并没有直接给出复杂的反应机理,而是通过一个形象的比喻,将左右手的不对称性类比,让读者瞬间领悟到为何需要“不对称”。同时,书中也穿插了一些与化学家相关的有趣故事,或者化工产品背后的历史典故,这些都为阅读过程增添了不少乐趣,让原本可能略显枯燥的科学知识变得鲜活起来。我尤其欣赏作者在描述科学家的探索过程时,所展现出的那种热情和执着,这些故事不仅具有教育意义,更能激发读者的好奇心和求知欲。可以说,这本书不仅仅是一本知识的载体,更是一本能够点燃读者对科学热情的神奇之书。我感觉自己仿佛置身于一个充满智慧和活力的知识殿堂,每翻开一页,都能获得新的启发和感悟。

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在阅读的过程中,我始终被作者严谨的逻辑和清晰的条理所折服。这本书的章节安排非常合理,从基础理论的铺垫,到具体领域的深入探讨,再到宏观的应用展望,层层递进,环环相扣。例如,在讲解某个具体的精细化工产品时,作者首先会从其所属的化学类别、基本结构入手,然后深入分析其合成的关键步骤、反应条件的选择,以及可能遇到的副反应和产物分离的难点。紧接着,他会详细阐述该产品在不同工业部门的应用,比如在医药、农药、染料、电子材料等领域的具体作用,并配以大量的实例和数据支持。更有价值的是,书中在讨论每一个应用场景时,都会提及该产品在性能、成本、环保等方面与其他替代品的比较,以及其在市场中的竞争态势。这种全方位的分析,让我能够从多个维度去理解一个精细化工产品的重要性,而不仅仅是停留在其化学性质的层面。这种深入浅出的讲解方式,使得即使是我这种对某些专业领域不够熟悉的研究人员,也能轻松理解并从中获得有益的启示。我觉得作者不仅仅是在传递知识,更是在培养读者一种科学的思维方式和分析问题的能力。

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这本书的封皮设计,乍看之下,就散发着一种沉静而又充满知识的力量。柔和的米白色作为主色调,搭配着经典的宋体书名,显得格外厚重而又不失雅致。书名“精细化工概论”四个字,印刷精美,字体大小适中,恰到好处地吸引着目光,同时传递出一种严谨的学术氛围。翻开扉页,纸张的触感是那种略带磨砂质感的,既不会反光刺眼,又能让指尖感受到一种温润的舒适。印刷的油墨颜色也是恰到好处,黑色的字迹清晰锐利,没有一丝模糊或晕染,即便是最小的字号,也能辨认得清清楚楚。在第一章的开头,我被书中对历史渊源的梳理所深深吸引。它并没有枯燥地罗列年代和事件,而是将精细化工的发展历程,巧妙地融入了社会经济、科技进步以及时代思潮的变迁之中。作者从工业革命的萌芽开始,娓娓道来,详细阐述了不同时期关键的技术突破是如何孕育,又是如何催生出新的化工领域。比如,早期对染料、医药等领域的需求,如何驱动了有机合成化学的发展,以及后来石油化工的崛起,又为精细化工提供了更为广阔的物质基础。这种宏观的视角,让我对精细化工的产生和演变有了更深刻的理解,不再是零散的知识点堆砌,而是一个有机生长的体系。我尤其喜欢作者在描述早期科学家们探索过程中的细节,那些充满智慧的尝试、不懈的努力,甚至偶尔的失败,都描绘得生动形象,仿佛将我带回了那个充满创造力的时代。这种叙述方式,不仅激发了我对科学探索本身的好奇心,也让我感受到了人类智慧的光辉。

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我迫不及待地翻到了中后部,希望能找到一些能够立刻应用到实际工作中的“干货”。虽然这本书并非一本操作手册,但它在介绍各种精细化工产品的合成原理和应用领域时,却展现出了极高的专业性和前瞻性。特别是关于高性能聚合物的章节,让我大开眼界。书中对不同单体的结构特点、聚合机理的分析,以及由此衍生的聚合物性能差异,都解释得非常透彻。我印象最深的是关于液晶高分子和生物可降解高分子的讨论,作者不仅梳理了它们的基本合成路线,还深入探讨了其在电子显示、生物医学等前沿领域的应用潜力,并对未来的发展趋势做出了预测。这部分内容,让我看到了精细化工如何通过材料的创新,直接推动着社会科技的进步,从微小的电子元件到大型的医疗设备,都离不开这些精密的化学制品。更让我惊喜的是,书中在介绍这些复杂体系时,并没有回避其中的技术难点和挑战,而是客观地分析了现有技术瓶颈,并提出了可能的研究方向。这种严谨的态度,对于我这样希望在研发一线有所建树的读者来说,无疑是巨大的启发。我感觉自己就像是在和一位经验丰富的导师在对话,他不仅告诉我“是什么”,更引导我思考“为什么”以及“如何去做”。

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在阅读这本书的过程中,我最大的感受之一就是其理论与实践的紧密结合。作者在介绍每一个精细化工产品或技术时,都不仅仅局限于理论的讲解,而是花费了大量的篇幅来阐述其在实际工业生产中的应用情况,以及面临的实际问题。例如,在讨论某种高性能涂料的合成时,书中会详细介绍其在汽车、航空航天等领域的应用,并分析其在耐候性、附着力、环保性等方面的具体要求。同时,作者还会深入剖析该涂料在工业化生产过程中可能遇到的技术挑战,如反应的规模化、成本控制、废弃物处理等,并提出一些切实可行的解决方案。这种对实践细节的关注,让我能够更真实地感受到精细化工在现实世界中的价值和意义。我不再是停留在书本上的理论知识,而是能够想象到这些化学产品是如何被生产出来,又是如何服务于我们的日常生活和工业生产的。这种“接地气”的讲解方式,让我觉得这本书具有很强的实用性和指导意义。

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书中对于精细化工行业发展中,一些不容忽视的挑战和风险的探讨,让我受益匪浅。作者并没有回避行业发展中存在的灰色地带,而是以一种非常客观和审慎的态度,对这些问题进行了分析。例如,在讨论某些精细化工产品对环境的影响时,书中详细列举了相关的环境污染案例,分析了造成污染的原因,并提出了相应的治理和预防措施。同时,作者也对行业内的知识产权保护、安全生产管理、伦理道德等问题进行了深入的探讨,提醒读者在追求技术进步的同时,也要时刻关注社会责任和可持续发展。这种全面和辩证的视角,让我对精细化工行业有了更为深刻的认识,不仅仅看到其光鲜亮丽的一面,也认识到其潜在的风险和挑战。这对于我未来在相关领域工作,能够做出更明智的决策,非常有帮助。这本书让我明白,精细化工的发展,不仅仅是技术的进步,更是对人类社会责任的担当。

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坦白说,我拿到这本书时,原本以为会是一本比较“硬核”的教科书,充斥着复杂的公式和枯燥的理论。然而,当我开始阅读时,我发现自己错了。这本书虽然专业性很强,但作者的写作风格却出人意料地生动和引人入胜。他善于运用生动的比喻和贴切的类比,将抽象的化学原理形象化,比如在解释催化剂的作用时,他会将其比作“化学反应的媒人”,精准地促成反应的发生,却又不参与其中。在描述复杂的分离过程时,他也会用日常生活的例子来帮助理解,比如将精馏塔比作一个“层层筛选的筛子”,确保最终得到高纯度的产品。此外,书中穿插的许多历史故事和人物传记,也为原本可能略显枯燥的科学知识增添了不少人文色彩。了解到那些伟大的化学家是如何在艰苦的条件下,凭借着对科学的热情和坚韧的毅力,最终取得了突破性的成就,这让我备受鼓舞。这种将科学性与趣味性完美结合的写作手法,让我阅读起来丝毫没有压力,反而觉得是一种享受,仿佛在听一位博学多才的朋友在娓娓道来,分享他的知识和见解。

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这本书的价值,并不仅仅体现在其对现有精细化工技术的梳理和介绍,更在于它对于未来发展趋势的深刻洞察和前瞻性思考。作者在多个章节中,都对当前科技发展中最热门的一些领域,如绿色化学、生物化工、纳米技术等,与精细化工的交叉与融合进行了深入的探讨。他详细分析了这些新兴技术如何为精细化工带来革命性的变革,例如,通过绿色合成技术,可以大大降低生产过程对环境的影响,提高资源的利用效率;通过生物催化,可以实现一些传统方法难以合成的复杂分子;而纳米材料的应用,则为精细化工产品带来了全新的功能和性能。书中还列举了许多正在发生的、或者即将发生的创新案例,让我对精细化工的未来充满了无限的遐想。我尤其关注了关于可再生能源和可持续发展的章节,作者在这方面的内容,既有理论上的高度,又有实践上的深度,让我深刻认识到精细化工在解决全球性挑战中的重要作用。这本书让我意识到,精细化工不仅仅是制造产品,更是塑造未来的重要力量。

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让我感到特别惊喜的是,这本书在介绍一些新兴的精细化工技术时,还能够引用大量的最新研究成果和学术文献。作者在撰写过程中,显然进行了大量的资料搜集和文献查阅,并从中提炼出了最精华的内容呈现给读者。这使得这本书的内容具有很强的时效性和前瞻性,能够帮助读者及时了解行业最新的发展动态。例如,在关于生物基材料的章节中,书中详细介绍了当前在利用生物质资源制备高分子材料方面的最新进展,以及相关的科学研究和工业化尝试。这种对最新学术前沿的及时跟踪,让这本书的价值远远超越了一本普通的教材,更像是一本年度的行业发展报告。对于我这样希望在科研领域有所建树的人来说,能够从中获得如此丰富和前沿的学术信息,无疑是一笔宝贵的财富。它为我指明了未来的研究方向,也激发了我不断学习和探索的热情。

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对于我这样的初学者来说,这本书提供了一个非常系统和完整的入门框架。在阅读之前,我对精细化工的理解是比较零散和模糊的,只知道它与我们的生活息息相关,但具体是怎么运作的,却知之甚少。而这本书,从最基础的化学概念讲起,逐步深入到各种精细化工产品的类别、性质、制备方法和应用。作者在讲解每一个概念时,都力求清晰易懂,避免使用过多的专业术语,即使有,也会附带详细的解释。例如,在介绍“选择性”这一概念时,作者通过形象的比喻,让我明白了化学反应中,如何让目标产物以最高的效率生成,而抑制副产物的产生。在讲解“催化剂”时,他更是将不同类型的催化剂,如均相催化剂、多相催化剂、生物催化剂等,进行了详细的分类和比较,并分析了它们各自的优缺点。这种循序渐进的教学方式,让我能够一步一个脚印地建立起对精细化工的认知体系,从宏观到微观,从整体到细节,都能够逐渐掌握。我感觉自己就像是站在巨人的肩膀上,轻松地眺望着整个精细化工的广阔天地。

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