具体描述
《国外化学名著系列8(影印版)》在广受欢迎的前几版基础上修订而成。第三版保持了其侧重于基本概念的优点，更新了最新文献成果，增加了新的章节。主要内容包括：荧光仪器，荧光闭，荧光寿命，溶剂和环境效应，猝灭及其机理与动力学，各向异性，能量传输，蛋白质荧光，多光子激发与显微镜，传感器，DNA技术，单分子检测，荧光相关光谱，新型探针和辐射衰变工作等。
现代催化科学进展与应用 导言：催化，驱动化学变革的核心力量 催化是现代化学工业的基石，是实现高效、选择性、环境友好型化学转化的关键技术。从基础有机合成到能源转化，再到环境治理，催化剂无处不在，深刻地影响着人类社会的可持续发展。本书《现代催化科学进展与应用》汇集了近年来全球在多相催化、均相催化、光催化和电催化等前沿领域取得的突破性进展，旨在为科研人员、工程师以及高年级学生提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识图谱。 本书的编撰基于对过去十年间国际顶尖学术期刊和专利文献的深度梳理与提炼，力求呈现当前催化研究中最具活力和创新性的方向，并着重探讨基础理论研究如何有效指导工程应用。我们避免了对已成熟、教科书式内容的冗余描述，而是聚焦于那些正在塑造未来化学制造格局的新型催化体系、反应机制的精细调控，以及催化剂设计与制备的新范式。 --- 第一部分：催化剂的理性设计与结构表征 本部分深入探讨了如何从原子和分子层面精确控制催化剂的结构、电子态和表面形貌，以实现对反应路径的优化控制。 第一章：单原子催化剂（SACs）的构筑与协同效应 单原子催化剂因其理论上的最大原子利用率和独特的电子结构，已成为研究热点。本章详细阐述了锚定策略（如缺陷工程、配位限制）在稳定高活性单原子位点中的应用。重点分析了配位环境（如氮、硫、碳配位）如何影响活性金属（如Pt, Pd, Fe, Co）的d带中心，从而精细调控底物的吸附和产物的解吸能垒。此外，章节还涵盖了SACs在小分子活化（如甲烷氧化、惰性C-H键官能化）中的最新应用案例，并探讨了在实际反应条件下（如高温、高压）单原子位点聚集和失活的机制与抑制策略。 第二章：高熵合金（HEAs）催化剂的构效关系 高熵合金催化剂作为一类新兴的多组分体系，其独特的“高熵效应”和“局域结构无序性”为催化性能提供了新的设计空间。本章系统地介绍了HEAs的合成方法，包括固态反应法、共沉淀法和电化学沉积法。核心内容在于解析多元素共存如何诱导协同效应（Ensemble Effect的重构），以及局部应变和电子转移如何共同影响催化剂的表面能带结构。通过详细的案例分析（如在CO氧化、析氢反应中的表现），阐明了如何通过精确调控组分比例来“剪裁”出最优的活性与稳定性组合。 第三章：先进原位/非原位表征技术在催化中的应用 理解催化反应的真实状态至关重要。本章聚焦于那些能够穿透反应壁垒，揭示催化剂在工作状态下结构和电子演变的前沿表征技术。重点介绍了同步辐射X射线吸收谱（XAS）在确定氧化态和配位几何结构变化中的应用，以及原位/拉曼光谱在识别瞬态中间物种上的优势。此外，还详细讨论了超高真空（UHV）条件下的表面敏化技术，如何用于模拟极端反应环境，为建立更可靠的反应机理模型提供实验证据。 --- 第二部分：关键能源转化与环境催化突破 本部分将理论设计与实际应用紧密结合，重点关注当前能源结构转型和环境挑战领域中最具潜力的催化技术。 第四章：光催化剂在二氧化碳还原（CO2RR）中的新范式 二氧化碳的有效利用是应对气候变化的关键路径。本章深入探讨了如何设计新型半导体和分子光催化剂，以实现高选择性地将CO2转化为高价值化学品（如CO, 甲酸, 甲醇）。章节细致分析了光生载流子的分离效率、载流子与反应底物的耦合效率，以及表面缺陷工程对CO2吸附和活化的影响。特别关注了界面工程——如何通过构建异质结（如MOF/半导体、钙钛矿/过渡金属氧化物）来优化能带匹配，增强光吸收范围和电荷分离效率。 第五章：电催化水分解：析氢（HER）与析氧（OER）的效率瓶颈突破 高效、低成本的水分解技术是氢能源产业化的核心。本章将标准电极电位附近的OER和HER反应作为研究重点，探讨了如何克服贵金属替代品（如过渡金属硫化物、磷化物、氢氧化物）在活性位点数量和本征活性上的不足。内容涵盖了电催化剂的“晶格氧机制”在OER中的作用，以及如何利用电场效应和表面加合物来降低关键中间产物的吸附能。此外，还探讨了在碱性和酸性介质中，电催化剂稳定性的差异化挑战与解决方案。 第六章：环境友好型氧化催化：低毒性与高选择性 本章关注传统有毒氧化剂（如过氧化物、高锰酸盐）的替代方案。重点介绍了基于分子筛和金属有机框架（MOFs）的仿生催化剂，它们通过模仿天然酶的活性中心，实现了对特定污染物（如内分泌干扰物、持久性有机污染物）的精确催化氧化。解析了氧物种的生成、转移和还原循环，强调了催化剂孔道结构对底物扩散和产物选择性的几何筛选作用。 --- 第三部分：面向工业转化的反应工程与过程强化 催化剂的性能必须在宏观反应器层面得到体现。本部分关注如何将实验室发现转化为可放大的、经济可行的工业过程。 第七章：微反应器技术在多相催化中的集成应用 微反应器技术通过极高的比表面积和优异的传热传质性能，显著提升了对高放热反应的控制能力。本章详细介绍了如何将高活性催化剂（如负载型纳米颗粒）集成到微通道结构中。讨论了流体动力学（如Taylor流、栓塞流）对反应动力学和催化剂寿命的影响。重点分析了在极端反应条件下（如高浓度、快速反应），微反应器如何有效抑制副反应、提高目标产物的单程转化率和选择性，并探讨了其在连续流合成中的稳定性评估。 第八章：催化剂的长期稳定性和失活机制研究 催化剂失活是工业应用中最大的成本因素之一。本章系统地总结了影响催化剂寿命的主要失活模式，包括烧结、积碳、毒化和相变。针对这些问题，本章提出了先进的抗失活设计策略，例如：利用刚性骨架材料稳定活性中心、采用表面钝化层保护易损位点。此外，还引入了先进的寿命预测模型和加速老化测试方案，以期在早期研发阶段就能对催化剂的工业潜力做出准确预估。 --- 结语：面向未来的智能催化 本书最后展望了催化科学的未来方向，特别是人工智能（AI）和机器学习（ML）在催化剂数据挖掘、高通量筛选和反应机理预测中的应用。我们相信，通过多尺度、跨学科的深度融合，催化科学将迎来新一轮的爆发式增长，为实现更清洁、更高效的化学合成提供根本性的技术支撑。 目标读者： 化学工程、材料科学、物理化学、环境科学等领域的研究生、博士后、资深研究人员及工业界的研发工程师。
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