无机化工工艺学

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isbn号码:9787502504724
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  • 无机化工
  • 化工工艺
  • 化工原理
  • 工业化学
  • 化学工程
  • 无机化学
  • 工艺学
  • 化学工业
  • 分离工程
  • 反应工程
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具体描述

《现代材料科学前沿:性能、设计与应用》 图书简介 一、本书概览与定位 《现代材料科学前沿:性能、设计与应用》是一部全面、深入探讨当代材料科学最新进展的专业著作。本书旨在为材料学、化学工程、物理学、机械工程等相关领域的本科高年级学生、研究生、科研人员以及工业界的工程师提供一个整合性的知识平台,用以理解和掌握新一代功能性材料的设计原理、制备技术及其在尖端科技中的实际应用。 本书的编写立足于材料科学的跨学科本质,特别强调“性能-结构-加工”之间的内在联系,并紧密结合当前全球科技发展的热点,如绿色能源、信息技术、生物医学和高端制造。我们摈弃了传统材料教材中过于侧重经典无机晶体或宏观力学的叙事方式,转而聚焦于原子尺度、纳米尺度以及介观尺度的材料调控,探讨如何通过精细的化学合成与物理调控,赋予材料前所未有的独特性能。 二、核心内容深度解析 本书内容结构清晰,划分为六个核心模块,每个模块都代表了当前材料研究的一个重要方向。 模块一:先进结构材料的尺度效应与设计 本模块深入探讨了金属、陶瓷和高分子材料在进入纳米尺度后,其力学、热学和电学性能发生的显著变化。 超高熵合金(HEA)的构筑原理: 详细阐述了多主元合金体系中“高熵效应”、“迟滞效应”和“局域结构效应”的微观机制。重点分析了如何利用计算热力学和高通量筛选技术来预测和设计具有卓越耐腐蚀性、抗蠕变性和高韧性的新型HEA。 梯度功能材料(GFM): 讨论了如何通过原位合成或后处理技术(如扩散连接、增材制造)实现材料成分或微观结构的连续变化。针对航空航天热防护系统和高精度传感器中的应用案例进行了深入的案例分析,强调了梯度层界面处的应力匹配和相容性控制。 先进复合材料的界面控制: 聚焦于增强相(如碳纳米管、石墨烯、超长晶须)与基体材料(金属、聚合物)之间的界面化学键合和物理耦合机制。探讨了界面能对宏观力学性能(特别是疲劳寿命和断裂韧性)的影响,以及表面改性技术(如等离子体处理、偶联剂)的作用。 模块二:能源转换与存储材料的电化学界面 本模块集中于可持续能源领域的核心材料,特别是电池、燃料电池和光伏器件中的关键组分。 下一代锂离子电池电极材料的挑战: 详细剖析了高容量正极材料(如富锂锰基、镍钴锰酸锂的结构稳定性问题)和新型负极材料(如硅基、金属锂负极)在快速充放电循环中的体积变化和界面副反应。引入了固态电解质的离子导电性机制,以及如何通过薄膜技术实现高稳定性的固态电池界面。 光电转换材料的激子动力学: 重点阐述了钙钛矿太阳能电池(PSC)的吸光层、传输层材料的载流子分离和复合效率。书中利用时间分辨光谱技术(TRPL, TA-PFS)的原理,解释了缺陷态密度对光电转换效率(PCE)的负面影响,并提出了钝化策略。 电催化剂的设计与活性位点工程: 探讨了析氧反应(OER)、析氢反应(HER)和氧还原反应(ORR)中的非贵金属催化剂。通过密度泛函理论(DFT)计算的辅助,解析了活性中心(如单原子催化剂、缺陷富集区域)的电子结构与吸附能的关系,指导催化剂的理性设计。 模块三:信息功能材料与量子效应 本模块聚焦于半导体、铁电体、磁性材料在信息存储和处理中的应用。 拓扑材料与输运特性: 介绍了拓扑绝缘体、拓扑半金属等新型电子材料。重点讲解了狄拉克锥和能谷自由度,以及这些特性如何用于设计低功耗、高速度的自旋电子器件。 铁电与压电材料的畴工程: 深入分析了在纳米尺度下铁电畴壁的运动机制和电极化行为。讨论了如何利用外加电场或应力场对畴结构进行精确调控,以实现高灵敏度的非易失性存储器(FeRAM)和能量收集器件。 低维半导体与二维材料的光电特性: 涵盖了过渡金属硫化物(TMDs)和黑磷等二维材料的独特载流子行为。着重于如何通过层数控制、应变工程和异质结构建来调控其带隙,以适应柔性电子器件的需求。 模块四:生物医学应用与智能响应材料 本模块将材料科学与生命科学交叉,探讨生物相容性、药物递送和活体传感技术。 生物医用植入材料的表面生物化: 讨论了钛合金和可降解聚合物(如PCL, PLA)的表面粗糙度、润湿性和蛋白质吸附行为。重点介绍了如何通过生物活性涂层(如羟基磷灰石、生长因子修饰)来促进骨整合和减少炎症反应。 可控药物释放系统(DDS): 详细阐述了基于pH响应、温度敏感或光响应性高分子水凝胶的构建原理。通过案例研究,分析了载药量、释放动力学与聚合物网络结构之间的关系,旨在实现靶向和时序化的药物输送。 生物相容性水凝胶的力学建模: 结合粘弹性理论,探讨了用于组织工程支架的水凝胶的机械性能如何影响细胞的增殖和分化,特别是对软组织(如脑、心肌)替代材料的设计要求。 模块五:先进加工技术与材料表征 本模块从实验技术角度,介绍了如何从微观到宏观实现材料的精确制备和性能验证。 增材制造(3D打印)中的材料科学: 重点关注激光选区熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)过程中,金属粉末的快速熔化、凝固、再结晶和残余应力积累过程。讨论了如何通过优化工艺参数来消除孔隙率和改善晶粒结构。 同步辐射与球差校正电镜(STEM): 介绍了尖端表征技术在材料研究中的应用。详细解析了同步辐射X射线吸收精细结构(XAFS)在确定局部原子环境和价态方面的优势,以及STEM-EELS在亚纳米尺度上进行元素和化学态成像的能力。 计算材料学与数据驱动发现: 阐述了分子动力学模拟(MD)、蒙特卡洛方法(MC)和高通量计算平台在加速新材料筛选中的作用,强调了材料基因工程(MGI)的实施路径。 三、本书的特色与价值 1. 前沿性与广度兼顾: 本书覆盖的材料体系远超传统教材的范围,紧密跟踪国际顶级期刊的最新突破,确保内容的时效性与先进性。 2. 深度机制解析: 强调从原子和电子结构层面解释宏观性能的来源,而非仅仅描述现象,培养读者严谨的科学思维。 3. 注重实际应用: 每一个材料体系的介绍都辅以清晰的工程应用背景和面临的实际挑战,帮助读者理解材料科学研究的最终目标。 通过系统学习本书内容,读者将能够构建起一个基于现代物理化学原理的、多尺度、多尺度的材料设计与调控的知识框架,从而有效推动自身在材料科学及相关交叉学科领域的创新性研究与开发工作。

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读后感

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《无机化工工艺学》这本书,真是一本让我爱不释手的宝藏。它以一种非常系统和全面的方式,展现了无机化工领域的宏伟画卷。我尤其喜欢书中对“分离技术”的深入剖析。无论是蒸馏、吸收、萃取,还是结晶、过滤,书中都详细阐述了其基本原理、工艺流程、设备选择以及在不同生产过程中的应用。我印象特别深刻的是,在介绍氯碱工业的电解槽技术时,书中详细对比了隔膜法、水银法和离子交换膜法这三种主要的电解技术,并分析了它们各自的优缺点、能耗以及对环境的影响。这让我了解到,即使是同一种产品的生产,不同的工艺路线也可能带来巨大的差异,而选择最优的工艺路线需要综合考虑技术、经济和环保等多个方面。此外,书中还对“过程安全”给予了高度重视,详细讲解了化工生产中可能存在的危险因素,以及如何通过工艺设计、设备选型和管理措施来预防事故的发生。这让我对化工行业的严谨性和安全性有了更深的认识。这本书不仅拓宽了我的知识视野,也让我对化工生产有了更立体、更深刻的理解,它让我看到了科技的力量如何改变我们的生活。

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《无机化工工艺学》这本书,对我来说,是一次非常宝贵的学习经历。它不仅仅是教科书,更像是一位经验丰富的工程师,带着我深入到无机化工生产的每一个细节。我特别欣赏书中关于“设备选型与操作”部分的讲解。它不仅仅罗列各种设备,而是深入分析了不同设备的工作原理、结构特点、适用范围以及在实际生产中可能遇到的问题和解决方法。例如,在介绍硫酸生产中的热交换器时,书中详细分析了管壳式换热器、板式换热器等不同类型的换热器的结构和传热原理,并结合实际案例,讲解了如何根据工艺条件选择合适的换热器以及如何进行换热器的设计和操作。这让我了解到,即使是看似简单的“换热”操作,背后也需要丰富的工程知识和实践经验。此外,书中对“过程模拟与优化”的讲解也让我眼前一亮。它介绍了如何利用现代化的模拟软件来对化工过程进行仿真,从而预测工艺参数的变化对生产效率和产品质量的影响,并找到最优的工艺操作条件。这让我看到了计算机技术在推动化工生产发展中的重要作用。这本书的专业性和实践性都非常强,让我受益匪浅。

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《无机化工工艺学》这本书,给我最大的感受就是它真的非常“落地”。不像一些理论性的书籍,读起来有些空泛,这本书的内容紧密结合了工业生产的实际需求,几乎每一个章节都充满了实际的案例和工程细节。我尤其喜欢书中对“物料衡算”和“能量衡算”的讲解,它们是理解和设计化工工艺的基础,书中不仅给出了详细的计算公式和步骤,还通过大量的例题,让我能够熟练掌握如何运用这些工具来分析和优化工艺流程。例如,在介绍磷肥的生产工艺时,书中详细讲解了如何进行湿法磷酸生产过程的物料衡算,包括原料磷矿石的组成、酸的浓度、反应产物等的计算。这让我明白,即使是一个看似简单的肥料生产,也需要精密的计算来确保原料的有效利用和产品的质量。而且,书中对不同工艺路线的经济性分析也非常透彻,让我了解到在实际的工业生产中,技术的可行性、成本的控制以及环境保护等因素是如何共同影响工艺选择的。这本书的图表清晰,数据翔实,为我理解复杂的工艺过程提供了强有力的支持。它让我看到了理论知识如何转化为实际的生产力,也让我对化工行业有了更深刻的认识。

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我不得不说,《无机化工工艺学》这本书带给我的震撼,远远超出了我最初的预期。作者的叙述风格非常独特,他能够将极其复杂的工业过程,用一种清晰而引人入胜的方式展现出来。我特别喜欢书中关于“热力学与动力学”在化工工艺中的应用的章节。它不仅仅是给出冷冰冰的公式,而是通过生动的案例,解释了如何利用热力学原理来预测反应的可行性,以及如何运用动力学知识来控制反应速率和选择性。例如,在介绍硝酸的生产工艺时,书中详细分析了氨氧化反应的热力学平衡和动力学控制,以及如何通过优化温度、压力和催化剂来提高硝酸的产率和纯度。这让我明白,即使是看似简单的化学反应,要实现高效的工业化生产,也需要对反应过程的微观机理有深入的理解。此外,书中对“物料平衡与能量平衡”的讲解也十分精彩,它通过大量的计算实例,让我能够掌握如何对化工过程进行定量的分析和优化,从而提高生产效率,降低生产成本。这本书的深度和广度都让我感到非常惊喜,它让我看到了化学工程的魅力所在。

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《无机化工工艺学》这本书,让我对无机化工这个领域有了更全面、更深刻的认识。它不仅仅是一本关于技术和工艺的书籍,更是一部关于人类智慧和创造力的史诗。我特别喜欢书中对“能源利用与回收”的讲解。它深入分析了化工生产中能源消耗的现状,以及如何通过优化工艺流程、改进设备、利用余热等方式来提高能源利用效率,降低生产成本。书中通过具体的例子,如水泥生产中的余热发电、合成氨生产中的能量集成等,让我看到了能源节约和循环利用在现代化工生产中的重要性。我了解到,化工行业作为高耗能产业,在节能减排方面承担着重要的责任。此外,书中对“新工艺与新技术”的展望也让我充满期待。它介绍了当前无机化工领域的一些前沿研究方向和发展趋势,如催化剂的创新、反应器技术的突破、以及绿色化工理念的深化等。这让我看到了无机化工行业未来的发展潜力,以及科技创新在推动行业进步中的关键作用。这本书的视野开阔,内容丰富,让我对无机化工的未来充满信心。

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我可以说,《无机化工工艺学》这本书,是近年来我读过的最令人印象深刻的专业书籍之一。作者的写作风格非常注重理论与实践的结合,每一个概念的提出,都伴随着详实的案例和深入的分析。我尤其喜欢书中对“产品质量控制”的讲解。它深入阐述了如何通过对原料、中间产品和最终产品的质量进行监测和分析,来确保产品的性能符合要求。书中通过具体的例子,如电石生产中碳含量的控制、烧碱生产中钠含量和氯含量的控制等,让我看到了质量控制在化工生产中的重要性。我了解到,即使是相同的化学反应,不同的工艺参数和操作条件,都可能导致最终产品的质量差异。此外,书中对“环境保护与安全生产”的重视程度也让我印象深刻。它详细介绍了各种化工生产过程中可能产生的污染物,以及如何通过工艺改进、末端治理等方式来减少环境污染。同时,书中也强调了安全生产的重要性,列举了各种潜在的危险因素,并提出了相应的预防措施。这让我看到了化工行业在追求经济效益的同时,也在积极承担社会责任。这本书的专业深度和人文关怀都让我感到非常钦佩。

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这本《无机化工工艺学》的阅读体验,用“酣畅淋漓”来形容一点也不为过。作者的功底深厚,对每一个知识点都进行了细致入微的梳理和讲解。我尤其喜欢书中对“单元操作”的详细描述。它不仅仅是罗列各种设备的功能,更深入地解析了每一项操作的物理和化学原理,比如蒸馏、吸收、萃取、结晶等等,并结合了大量的工程实践案例,让我能够清晰地看到这些操作是如何在实际生产中发挥作用的。举个例子,在讲解精馏塔的设计和操作时,书中不仅给出了理论计算的方法,还讨论了塔板类型、回流比、进料位置等对分离效果的影响,并提供了实际的塔操作案例分析。这让我明白了,看似简单的分离过程,背后蕴含着复杂的工程计算和经验积累。而且,书中对各种设备的优缺点、适用范围的对比也十分客观,这对于我理解不同工艺路线的选择依据非常有帮助。我常常在阅读的过程中,脑海中会浮现出一幅幅动态的生产画面,仿佛置身于一个巨大的化工厂,感受着机器的轰鸣和化学反应的奇妙。这本书的参考文献也十分详实,对于我进一步深入研究相关领域提供了宝贵的指引。总而言之,这是一本集理论深度、工程实践和前沿视野于一体的优秀教材,让我受益匪浅。

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不得不说,《无机化工工艺学》这本书给我带来了相当大的启发。虽然我之前对无机化工有一些基础的了解,但这本书的深度和广度远超我的预期。它不仅仅是简单地罗列各种无机化工产品的生产方法,更是深入剖析了每一个工艺背后的科学原理和工程挑战。我特别欣赏书中对于“过程控制”部分的论述,它详细讲解了如何通过优化反应参数,如温度、压力、浓度、催化剂用量等,来提高产品收率、降低能耗、减少污染物排放。这部分内容让我深刻认识到,在现代化工生产中,精确的控制是多么重要。例如,在介绍合成氨工艺时,书中详细阐述了哈伯-博施法的各个阶段,包括原料气的制备、氨的合成、以及氨的分离提纯。它不仅给出了详细的反应方程式和热力学数据,还重点强调了催化剂的选择和反应器设计对提高氨产量和降低能耗的关键作用。读到这里,我才真正体会到,工业化生产绝非简单的实验室放大,而是需要经过无数次试验和优化的智慧结晶。此外,书中对绿色化工的理念也给予了充分的关注,在介绍一些传统工艺的同时,也积极探讨了更环保、更可持续的替代方案。这让我看到了无机化工行业在不断发展,也在努力适应社会对环境保护日益增长的需求。这本书的案例分析非常到位,让我能够将抽象的理论知识与实际生产联系起来,提升了我的实践能力。

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这本《无机化工工艺学》简直是一场知识的盛宴,读完之后,我感觉自己对整个无机化工领域都有了全新的认识,好像打开了一扇通往工业世界的大门。书中的内容,从基础的反应原理到复杂的工艺流程,都讲解得深入浅出,条理清晰。我尤其喜欢它在介绍各种化工产品生产过程时,不仅详细描述了各个单元操作的原理和设备,还穿插了大量的实际案例和数据,这让我能够更好地理解理论知识如何在实际生产中应用。例如,在讲述硫酸的生产工艺时,书中不仅详细介绍了接触法硫磺氧化制硫酸的各个步骤,还对催化剂的选择、反应条件的控制、以及尾气处理等关键环节进行了深入的探讨。这让我了解到,看似简单的化学反应背后,需要多么精密的工程设计和严格的工艺控制。而且,书中对不同工艺路线的优缺点比较也非常客观,让我在学习知识的同时,也培养了批判性思维。对于我这样一个对工业生产一直充满好奇心的人来说,这本书无疑是最好的入门读物,它让我看到了化学反应如何转化为巨大的工业生产力,也让我对现代社会的发展有了更深的理解。这本书的插图和图表也非常丰富,很多复杂的流程图被画得一目了然,这对于理解抽象的工艺过程非常有帮助。我常常一边阅读,一边对照图表,感觉自己仿佛置身于一个现代化的化工厂,亲眼见证着各种神奇的化学转化。这本书的语言风格也十分严谨,但又不失生动,很多专业术语都被解释得清晰易懂,即使是初学者也能很快上手。我强烈推荐这本书给所有对无机化工感兴趣的朋友,无论你是学生、研究人员,还是仅仅是对工业生产感到好奇的普通读者,都能从中受益匪浅。

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当我翻开《无机化工工艺学》这本书时,我没想到它会给我带来如此深刻的触动。这本书不仅仅是知识的堆砌,更像是一部工业史诗,讲述着人类如何利用化学反应创造出改变世界的物质。我特别欣赏书中对“催化剂”的讲解,它深入阐述了不同类型催化剂的作用机理、选择原则以及在工业生产中的应用。书中通过具体的例子,如氨合成催化剂、硫酸接触法催化剂等,让我看到了催化剂是如何在提高反应速率、降低能耗方面发挥着至关重要的作用。我记得书中在介绍合成氨的哈伯-博施法时,对铁基催化剂的制备、活化以及失活原因进行了详细的分析,这让我意识到,即使是微小的催化剂,其背后也蕴含着深厚的科学研究。此外,书中对“反应器设计”的讲解也十分精彩,它不仅介绍了不同类型反应器的结构和特点,还深入探讨了如何根据反应的性质和生产规模来选择合适的反应器,以及如何优化反应器设计来提高传质传热效率,从而获得更高的转化率和选择性。读到这里,我才真正理解了“工程”的魅力所在,它将科学的理论巧妙地转化为解决实际问题的方案。这本书的语言风格简洁明了,但字里行间透露出作者对无机化工领域的深厚造诣。

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