Chemistry of Nanocrystalline Oxide Materials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Patil, K. C./ Hegde, M. S./ Aruna, S. T.

出品人:

页数:364

译者:

出版时间:2008-9

价格:$ 153.00

装帧:

isbn号码:9789812793140

丛书系列:

图书标签:

纳米氧化物
纳米材料
化学
材料科学
晶体化学
固态化学
纳米技术
氧化物材料
材料性质
表面化学

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具体描述

Nano-oxide materials lend themselves to applications in a wide variety of emerging technological fields such as microelectronics, catalysts, ceramics, coatings, and energy storage. However, developing new routes for making nano-based materials is a challenging area for solid-state materials chemists. This book does just that by describing a novel method for preparing them. The authors have developed a novel low-temperature, self-propagating synthetic route to nano-oxides by the solution combustion and combustible precursor processes. This method provides the desired composition, structure, and properties for many types of technologically useful nanocrystalline oxide materials like alumina, ceria, iron oxides, titania, yttria, and zirconia, among others.

The book is particularly instructive in bringing readers one step closer to the exploration of nanomaterials. Students of nanoscience can acquaint themselves with the actual production and evaluation of nanopowders by this route, while academic researchers and industrial scientists will find answers to a host of questions on nano-oxides. The book also provides an impetus for scientists in industrial research to evaluate and explore new ways to scale up the production of nanomaterials, offering helpful suggestions for further research.

Contents:Combustible Solid Precursors to Nanocrystalline Oxide Materials; Solution Combustion Synthesis of Oxide Materials; Alumina and Related Oxide Materials; Nano-Ceria and Metal-Ion-Substituted Ceria; Nanocrystalline Fe2O3 and Ferrites; Nano-Titania and Titanates; Zirconia and Related Oxide Materials; Perovskite Oxide Materials; Nanocrystalline Oxide Materials for Special Applications.

现代材料科学前沿：功能化碳基复合材料的界面调控与性能重构本书聚焦于当前材料科学领域最热门且最具挑战性的课题之一：功能化碳基复合材料的界面工程及其宏观性能的精确调控。本书旨在为研究人员、工程师和高年级学生提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，探讨如何通过精细控制不同组分之间的界面结构、化学相互作用及物理耦合，以实现碳基复合材料（如石墨烯、碳纳米管、碳纤维等与其他基体或功能分子的复合体系）的性能突破，特别是在能源存储、催化、结构增强和传感等关键应用领域。第一部分：功能化碳基材料的本征特性与界面科学基础本部分首先回顾了作为主体基底的各类碳材料的结构-性能关系，强调了其在宏观尺度下展现出的独特电学、力学和热学特性。第一章：碳基体的结构多样性与表面活性调控深入剖析了sp2杂化碳材料（如富勒烯、碳纳米管、石墨烯片层）的晶格缺陷、边缘效应及其对电子结构和反应活性的影响。详细阐述了通过气相沉积、溶液插层、表面氧化还原等方法对碳材料表面官能团（如羟基、羧基、氮/硫掺杂位点）进行功能化修饰的化学原理和过程控制。重点讨论了表面能与界面张力的理论模型及其在预测材料分散性中的应用。第二章：界面相互作用的理论建模与表征技术系统梳理了描述碳基体与增强相或活性组分之间相互作用的理论框架，包括范德华力、π-π堆叠、共价键合以及静电相互作用。引入了密度泛函理论（DFT）计算在预测界面结合能、电荷转移机制方面的应用。详细介绍了用于界面结构分析的前沿技术，如高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的原子尺度成像、X射线光电子能谱（XPS）的化学态分析、拉曼光谱对界面应力的敏感性分析，以及原子力显微镜（AFM）在原位力学性能探测试验中的应用。第二部分：界面调控策略与复合体系设计本部分是本书的核心，侧重于将理论基础转化为具体的材料设计与制备策略，重点关注如何通过精确调控界面来诱导或优化材料的特定功能。第三章：表面接枝与化学锚定技术详述了实现稳定、可控界面偶联的化学方法。内容涵盖了“点击化学”（Click Chemistry）在生物相容性功能分子向碳材料表面的高效接枝、硅烷偶联剂在无机填料与碳骨架之间的桥接作用，以及原子转移自由基聚合（ATRP）和可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）等受控自由基聚合技术用于构建“刷状”或“包裹式”界面的技术细节。特别关注了如何通过控制接枝密度和链长来平衡界面相容性与活性位点的暴露程度。第四章：多尺度结构构建与模板引导自组装探讨了如何利用界面张力和表面张力差异，通过溶剂热法、微乳液法或电化学方法，实现碳基体与功能粒子的多尺度自组装。详细分析了利用层层自组装（Layer-by-Layer, LbL）技术在碳表面构建超薄、高度有序的功能界面层，以及利用碳纳米管或石墨烯的二维结构作为支架，引导无机纳米晶体或金属有机框架（MOFs）在特定取向上的生长，实现活性位点的最大化暴露。第五章：机械增强与界面韧化机制聚焦于碳基复合材料的力学性能提升。分析了界面剪切强度、界面脱粘能与宏观韧性之间的定量关系。介绍了通过引入中间过渡层（如聚合物弹性体或具有拓扑结构的中间相）来有效分散载荷、抑制裂纹扩展的策略。探讨了利用界面处的微观结构变化（如晶格错配、位错运动）来增强材料的抗疲劳性能和抗冲击性。第三部分：面向前沿应用的性能重构本部分将界面调控的成果应用于解决实际工程问题，展示功能化碳基复合材料在关键技术领域的最新进展。第六章：高性能储能器件中的界面传输动力学深入分析了碳基复合材料在锂离子电池、钠离子电池和超级电容器中的应用。重点讨论了： 1. 电极/电解质界面（SEI/CEI）：界面阻抗的形成机制、固态电解质界面（SEI）的稳定性调控，以及如何通过表面功能化降低界面电荷转移电阻。 2. 离子扩散通道：利用有序的碳网络构建快速、低扩散势垒的离子传输高速公路，以及界面缺陷对离子迁移率的影响。第七章：高效催化与光电转换中的活性位点优化阐述了如何通过精确调控碳基材料与催化活性中心（如单原子催化剂、金属纳米团簇）之间的电子耦合强度，来优化其催化活性、选择性和稳定性。讨论了碳载体表面的氧空位或氮掺杂位点作为“锚定点”对贵金属纳米粒子团聚的抑制作用。在光电领域，分析了碳界面层在提高有机光伏器件中激子分离效率和电荷传输效率中的关键作用。第八章：智能响应与环境传感器的界面耦合探讨了将碳基复合材料应用于高灵敏度化学传感器和生物传感器的设计原理。重点关注了界面处的物理吸附、化学反应或构象变化如何转化为可测量的电信号变化。内容包括界面电荷转移对气体分子吸附的敏感性、生物分子固定化对电化学信号的放大机制，以及如何利用界面应力响应来设计高灵敏度的压阻式或应变式传感器。总结与展望本书的最终目标是提供一套系统的、以界面为核心的材料设计思维框架。展望部分将指出当前功能化碳基复合材料界面研究中尚未解决的关键科学问题，例如长期运行下的界面稳定性、跨尺度性能预测的通用模型构建，以及高通量、低成本的界面功能化制备技术的发展方向，以期激发更多基础研究和工程应用领域的创新探索。