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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Scholz, Fritz

出品人:

页数:537

译者:

出版时间:2006-5

价格:$ 555.00

装帧:HRD

isbn号码:9783527317004

丛书系列:

图书标签:

• Chemistry
• Electrochemistry
• Electrochemical Methods
• Electrodes
• Electrolytes
• Corrosion
• Batteries
• Fuel Cells
• Electrodeposition
• Surface Chemistry
• Analytical Chemistry

《电化学前沿与展望》 一、 书籍概述 《电化学前沿与展望》是一部汇集了当前电化学领域最活跃、最具创新性的研究成果的综合性学术著作。本书旨在为该领域的科研人员、工程师、研究生提供一个全面、深入的视角，审视电化学科学和技术的最新发展趋势、关键挑战以及未来潜在的应用方向。全书内容紧密围绕能源存储与转换、环境电化学、生物电化学以及先进材料电化学等核心领域展开，内容涵盖理论基础的深化、新型电化学体系的设计与表征，以及面向实际工程化应用的解决方案。 本书的特色在于其前瞻性与跨学科性。它不仅深入探讨了电化学反应动力学、电荷转移机制等基础科学问题，更将视角投向了如何利用电化学手段解决全球性的可持续发展问题，例如清洁能源的获取、污染物的有效治理以及生物医学诊断的新方法。 二、 核心内容章节详述 第一部分：下一代储能技术：超越锂离子电池的界限 本部分聚焦于全球能源转型背景下，对高能量密度、长循环寿命和本质安全的新型电化学储能系统的迫切需求。 1. 固态电解质与全固态电池（ASSBs）的突破： 详细分析了聚合物、硫化物和氧化物等各类固态电解质的离子电导率、界面阻抗及其在实际电池中的性能表现。重点讨论了固-固界面处锂枝晶的抑制机制、电极/电解质界面化学反应的表征技术（如原位光谱学和电化学阻抗谱的深度解析）。书中包含了新型陶瓷电解质的制备工艺优化，旨在解决大规模生产中的致密化和机械稳定性问题。 2. 钠离子电池（SIB）与多价离子电池的潜能： 鉴于锂资源的地域分布不均，钠离子电池因其原料的广泛性而备受关注。本章深入剖析了钠离子在不同主体材料（如硬碳、层状氧化物）中的嵌入/脱嵌机制，并比较了其与锂离子电池在低温性能和成本控制上的优劣。此外，对镁离子、钙离子和锌离子等多价离子电池的电化学平台进行了评估，重点探讨了如何克服多价离子在电极材料中高速扩散和相变控制的挑战。 3. 新型液流电池与长时储能： 液流电池作为电网级储能的重要方向，其能量密度的提升是关键。本章详细介绍了基于有机电解质（如醌类、吩噻嗪类）和非水系电解质的新型液流电池设计，并对膜分离技术（如离子选择性膜的开发）在减少交叉污染和提高效率方面的进展进行了专题论述。 第二部分：电催化：从基础机制到高效转化 本部分着眼于电化学在能源转化过程中的核心角色，特别是在绿色燃料制备和污染物电化学转化方面。 1. 水分解制氢（HER/OER）的高效催化剂设计： 深入探讨了贵金属催化剂（Pt、Ir、Ru）的高效机理，并着重介绍了非贵金属催化剂，如过渡金属硫化物、磷化物及氮化物在酸性、中性和碱性介质中的活性位点调控。通过密度泛函理论（DFT）计算结果，解释了中间产物吸附能（如OH, H）如何影响整体的过电位，并介绍了原位表征技术在识别真实催化活性物种中的应用。 2. 电化学二氧化碳还原（CO2RR）： CO2RR是实现碳中和的关键技术之一。本章系统梳理了从单原子催化剂到合金催化剂在选择性转化CO2为C1（CO, 甲酸）和C2+产物（乙醇, 乙烯）方面的最新进展。重点分析了电解液效应和电极形貌对产物选择性的调控作用，并探讨了多相催化剂中电子结构重构对催化性能的长期影响。 3. 电化学氮还原（NRR）： 在温和条件下实现氨的合成是能源化学的圣杯之一。本节对比了电化学还原氮气与传统的哈伯-博世法在能耗上的优势。详细分析了低效催化（氮气活化能高）的瓶颈所在，并评估了如铈基氧化物、钒基材料等在促进N≡N键断裂方面的潜力。 第三部分：界面现象与电化学器件的表征 理解电极/电解质界面处的微观过程是提升电化学器件性能的基石。 1. 界面双电层结构与离子传输动力学： 利用先进的X射线吸收谱（XAS）、表面等离子体共振（SPR）技术，对不同电化学体系（电容器、燃料电池）界面处溶剂化壳层、离子吸附构型进行了高分辨率分析。讨论了电场强度对离子排列的影响，并引入了电化学非平衡态热力学模型来描述离子在高电流密度下的传输特性。 2. 燃料电池电催化剂的失活机制： 详细解析了质子交换膜燃料电池（PEMFC）中铂基催化剂的溶解、烧结和CO中毒机制。通过扫描透射电子显微镜（STEM）结合能量色散X射线光谱（EDX），追踪了运行过程中纳米颗粒尺寸和形貌的变化。此外，对阴离子交换膜（AEM）燃料电池中的膜降解和OH-传导障碍进行了深入研究。 3. 电化学传感器与生物传感器的前沿应用： 本部分介绍了基于纳米结构材料（如石墨烯、碳纳米管、金属氧化物纳米线）构建的高灵敏度电化学传感器。重点关注了其在实时监测生物标志物、环境污染物以及葡萄糖检测中的应用。讨论了分子印迹聚合物（MIPs）在实现高选择性识别方面的最新策略。 第四部分：环境电化学与可持续发展 电化学方法在水处理、污染控制和资源回收中的应用日益成熟。 1. 电化学氧化还原（EOR）在废水处理中的应用： 系统介绍了直接电氧化（DEO）和间接电氧化（通过原位产生活性氧化剂如羟基自由基·OH）去除难降解有机污染物（如抗生素、内分泌干扰物）的效率和机理。重点比较了不同电极材料（如掺硼金刚石BDD、PbO2）的催化活性和抗中毒能力。 2. 电化学分离与资源回收： 探讨了电化学方法在从稀有金属浸矿液中选择性富集特定离子，或从废水中回收关键金属（如锂、钴、镍）的技术潜力。介绍了电化学沉积和电化学萃取技术在提高回收率和降低能耗方面的最新进展。 3. 绿色合成中的电化学方法： 展示了如何利用电化学合成取代传统化学合成中对强氧化剂或还原剂的需求，从而实现更清洁、更温和的有机分子合成路径，例如电化学偶联反应和不对称合成中的应用。 三、 总结与展望 《电化学前沿与展望》的最后部分对未来十年的研究方向进行了预测，强调了多尺度建模、人工智能（AI）辅助材料筛选以及原位/非原位同步表征技术融合的重要性，指出这些工具将共同驱动电化学科学从现象描述迈向精准设计与高效制造的新阶段。本书内容严谨，图文并茂，是理解和推动现代电化学发展的必备参考书。

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这本《电化学百科全书》真是一本包罗万象的巨著，当我第一次翻开它时，就被其深邃的学术氛围和严谨的编排所震撼。它并非一本可以随意翻阅的小册子，而是一次深入电化学海洋的航行。书中的每一个条目都像一座微缩的岛屿，承载着该领域最前沿的知识和最经典的理论。我尤其欣赏它在概念阐述上的细致入微，对于那些初次接触电化学的读者来说，那些复杂的术语和公式可能会令人望而却步，但这本书通过层层递进的讲解，从最基础的电荷转移原理，到复杂的电化学电池设计，再到各种应用场景的深度剖析，都力求做到通俗易懂。例如，在描述电化学传感器时，它不仅列举了不同类型的传感器及其工作原理，还深入探讨了影响其灵敏度和选择性的关键因素，并提供了改进策略的理论依据。这一点对于我正在进行的一项环境监测项目至关重要，让我能够清晰地理解不同传感器技术之间的优劣，并为我的实验设计提供了坚实的理论支撑。这本书的深度和广度，确实超出了我之前的预期，它不仅仅是知识的堆砌，更像是一个知识的导航系统，指引我在这片浩瀚的科学领域中找到自己的方向。

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我认为《电化学百科全书》最令人称道的一点是它对于“联系”的强调。在现代科学研究中，学科之间的交叉融合是常态，而电化学恰恰是连接众多学科的桥梁。这本书非常出色地展现了电化学与物理学、化学、材料学、生物学、工程学等学科之间的紧密联系。例如，在讨论电化学在生物医学领域的应用时，书中详细介绍了电化学传感器如何用于检测生物分子，以及电刺激如何在神经修复和药物递送中发挥作用。这些内容让我看到了电化学的无限可能性，也为我跨学科的研究提供了新的灵感。这本书就像一个巨大的蜘蛛网，而电化学是中心，它将各个角落的知识点都紧密地连接在一起。

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作为一名在该领域深耕多年的研究者，我一直在寻找一本能够系统性地梳理电化学发展脉络，并兼顾理论与实践的权威参考。而《电化学百科全书》恰恰满足了我的这一需求，甚至超越了我的期待。它不仅仅是理论知识的集合，更是在历史发展的维度上，展现了电化学学科如何从最初的朴素认知，一步步演进到如今的复杂和精妙。书中对每一项重大发现和理论突破的溯源，都带着一种史诗般的叙事感，让我能够体会到科学家们不懈探索的精神。例如，关于法拉第定律的章节，并没有仅仅停留于定律的陈述，而是详细介绍了法拉第本人进行实验时的思考过程，以及该定律如何为后续的电化学研究奠定了基础。这种“知其然，更知其所以然”的解读方式，让我对电化学的理解更加深刻。此外，书中对于现代电化学技术，如锂离子电池、燃料电池、电催化等前沿领域的论述，也极为详实。它不仅介绍了这些技术的原理和结构，还深入分析了它们在能量存储、环境保护、生物医学等领域的应用前景和面临的挑战。这对于我评估和开展新的研究项目，提供了宝贵的参考信息和战略性视角。

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这本书就像一位经验丰富的导师，总能在你最需要的时候，提供最精准的解答。我之所以这么说，是因为它在内容组织上，充分考虑到了不同读者的需求。对于那些希望快速了解某个概念的读者，它提供了简洁明了的概述；而对于那些希望深入研究某个主题的读者，它则提供了详尽的理论推导、实验数据和参考文献。我特别喜欢它关于电化学在材料科学中应用的章节。它不仅仅是列举了哪些材料可以通过电化学方法制备，而是深入分析了电化学参数（如电流密度、电势等）如何影响材料的形貌、结构和性能。例如，在讨论纳米材料的电化学合成时，书中详细解释了如何通过调控电解液成分和电化学参数，来控制纳米颗粒的大小、形状和晶体结构。这对于我正在进行的纳米催化剂的研发项目，提供了重要的思路和指导，让我能够更有效地优化合成工艺，获得性能更优的催化剂。

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这是一本能够激发深度思考的书籍。它并非简单地罗列事实和数据，而是鼓励读者去探索和理解背后的原理。书中对于电化学反应的机理分析，常常会引入一些高阶的理论概念，例如量子力学在电化学中的应用，或是热力学与动力学在理解电化学过程中的协同作用。这些内容虽然具有一定的挑战性，但正是它们，让我能够站在更高的维度去审视电化学问题。我印象特别深刻的是关于电化学界面现象的讨论，书中详细阐述了双电层结构、电荷转移速率、以及表面吸附等对电化学过程的影响。这些细节的深入解析，对于理解复杂的电化学反应，例如在催化剂表面的反应，至关重要。这本书的深度和广度，让我感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在接受一次系统的思维训练。

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我是一位长期从事工业电化学领域工作的工程师，日常工作中需要频繁接触到各种电化学工艺和设备。在《电化学百科全书》问世之前，我常常需要翻阅大量的文献和技术手册，才能找到所需的工程信息。《电化学百科全书》的出现，极大地节省了我的时间和精力。它以一种高度系统化的方式，将电化学在工业领域的各种应用进行了整合和梳理。我尤其对其中关于电镀、电解、腐蚀防护等章节的内容印象深刻。书中详细介绍了各种工业电化学过程的设备设计、工艺参数控制、以及相关的安全和环保要求。例如，在电镀章节，它不仅讲解了不同金属的电镀原理和工艺流程，还讨论了影响镀层质量的关键因素，以及如何通过优化工艺参数来获得高性能的镀层。这对于我改进现有的生产工艺，提高产品质量，提供了非常实用的技术支持。

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我是一个对科学有着强烈好奇心的学生，尤其对那些能够解释我们周围世界运作原理的学科充满兴趣。接触到《电化学百科全书》后，我仿佛打开了一扇新世界的大门。这本书的独特之处在于，它能够将那些听起来十分抽象的概念，通过生动的例子和精美的插图，变得触手可及。我特别喜欢它在介绍电化学反应机理时，所使用的类比和图示。例如，当解释电极反应时，它并没有直接给出晦涩的化学方程式，而是用一个生动的“电荷在溶液和电极表面之间传递”的比喻，让我一下子就明白了其核心思想。而关于电池充放电过程的详细图解，更是让我清晰地看到了能量是如何在化学能和电能之间相互转化的。这本书并没有回避科学的复杂性，但它总是能找到最恰当的方式，将复杂的知识层层剥开，让我能够逐步理解。对于像我这样还在学习阶段的学生来说，这本百科全书无疑是一份无价的财富，它不仅教会了我知识，更重要的是，它激发了我对科学探索的兴趣和热情，让我渴望去了解更多关于电化学的奥秘。

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说实话，最初拿到《电化学百科全书》时，我并没有抱太高的期望，觉得这类“百科全书”式的书籍往往流于表面，内容驳杂，缺乏深度。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。它在每一个细分领域都展现出了令人惊叹的专业性和细致性。书中的编委会汇聚了来自世界各地的顶尖电化学专家，他们的知识储备和学术严谨性在这本书中得到了充分体现。我曾查阅过关于电化学分析方法的部分，书中不仅列举了各种分析技术（如伏安法、极谱法等）的原理和操作步骤，还详细讨论了它们在不同样品基质中的应用，以及如何克服潜在的干扰因素。甚至对于某些特定离子的检测，都给出了最优的实验条件和数据处理方法。这对于我们实验室日常的分析工作来说，是极其宝贵的指导。这本书就像一本“万能手册”，无论我遇到什么样的电化学问题，都能在这里找到相关的、经过专家验证的解决方案和理论依据。这种厚重的专业感，是其他科普读物或普通教材所无法比拟的。

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这本书给我最直观的感受就是它的“全面”。它几乎涵盖了电化学学科的方方面面，从最基础的理论概念，到最前沿的应用技术，无所不包。我曾经尝试在网络上搜索关于某些特定电化学现象的信息，虽然能找到不少资料，但往往是碎片化的，缺乏系统性。而《电化学百科全书》则将这些零散的知识点串联起来，形成了一个完整而 coherent 的知识体系。我特别喜欢它在描述电化学在能源储存领域的应用时，对不同类型电池（如锂离子电池、固态电池、钠离子电池等）的深入对比分析。书中不仅详细阐述了各种电池的电化学原理、材料组成、性能特点，还分析了它们各自的优缺点以及在不同应用场景下的适用性。这对于我评估和选择适合的储能技术，提供了非常全面的信息和判断依据。

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这本书给我最大的震撼来自于其内容的“前瞻性”。虽然是“百科全书”式的体例，但它并没有止步于对现有知识的梳理，而是积极地展望了电化学的未来发展方向。书中对于纳米电化学、仿生电化学、以及人工智能在电化学研究中的应用等新兴领域的讨论，都充满了前瞻性的洞察。它不仅仅列举了这些领域的研究进展，还深入分析了它们可能带来的颠覆性变革，以及未来可能面临的挑战。这让我感到，这本书不仅仅是一本学习资料，更是一份引领我们探索科学前沿的“路线图”。例如，书中对电化学“记忆”和“学习”的研究方向的探讨，让我看到了电化学在未来计算和信息存储领域可能扮演的重要角色。这让我对电化学的未来充满期待，也激励我更加积极地投身到这一充满活力的科学领域中。

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