具体描述
《精细化工反应工程基础》内容简介：精细化工反应工程是应用化学专业（精细化工方向）的主干课之一，该课程目的是使学生在化工原理的基础上，进一步了解化工反应过程与设备，为精细化学品的生产、开发和工艺设计打下必要的理论基础，为适应应用化学专业应用人才培养的需求而编写的教材。
本教材的编写主要结合精细化工产品的生产特点，一方面注意保持化学反应工程学体系的完整性、系统性，另一方面力求突出基本概念、基本方法与基本原理，内容尽量少而精。《精细化工反应工程基础》共分为八章，主要内容为化学动力学基础、理想反应器、复杂反应与热量平衡、非理想流动、搅拌釜式反应器、气液反应器以及气固相固定床反应器等。
为了能够较为接近精细化工生产实际过程，《精细化工反应工程基础》除了从教学需要出发安排若干基础训练的例题外，在部分章节中还安排了一些从设计实例中取材的大型例题，以期使学生通过这些例题的讲解，了解工程设计的特点，掌握解决问题常用的方法。
《精细化工反应工程基础》适用于高等院校应用化学专业及相近的专业本科教材，也可供化工领域中从事科研、设计和生产的科技人员参考。
现代材料科学与应用前沿 本书聚焦于21世纪以来材料科学领域的突破性进展及其在不同工业领域中的广泛应用。 深入探讨了新型功能材料的设计、合成、结构表征以及性能优化等核心问题，力求为读者提供一个全面且深入的现代材料学知识框架。 第一部分：纳米材料的构筑与特性 本部分系统梳理了纳米尺度的物理化学特性，重点解析了其在宏观性能中起到的关键作用。 第一章：低维纳米结构的量子效应与调控 纳米材料的独特性能很大程度上源于其尺寸效应和量子限制效应。本章详细阐述了量子点（Quantum Dots, QDs）的能级结构调控机制，包括核壳结构设计如何影响其发光效率和稳定性。我们探讨了如何利用表面钝化技术精确控制纳米晶体的粒径分布，从而实现对光电性能的精准设计。此外，对一维纳米线（如碳纳米管、半导体纳米线）的电子输运特性进行了深入分析，包括其在隧道效应和弹道输运中的应用潜力。 第二章：二维材料的电子学与力学特性 石墨烯及其衍生物（如氮化硼、过渡金属硫化物等）的发现极大地推动了材料学的研究。本章不仅回顾了石墨烯的狄拉克锥结构及其高迁移率电子的特性，还着重探讨了如何通过外延生长和化学气相沉积（CVD）等技术实现大面积、高质量薄膜的制备。在力学方面，分析了二维材料的超高强度、柔韧性及其在柔性电子器件中的应用挑战与机遇。同时，对范德华异质结的界面物理学进行了建模分析，展示了层间相互作用如何衍生出新颖的电荷转移和磁性耦合现象。 第三章：智能高分子纳米复合材料 高分子基体与无机纳米填料的复合是提升材料多功能性的重要途径。本章聚焦于自修复材料、形状记忆聚合物以及电活性聚合物的最新进展。我们详细介绍了通过界面改性（如偶联剂的引入）来增强纳米粒子在聚合物熔体中的分散性，进而提高复合材料的机械强度和阻尼性能。针对刺激响应材料，阐述了热敏、光敏或pH响应性嵌段共聚物的设计策略，以及它们在药物缓释系统中的实际应用案例。 第二部分：能源存储与转换材料 本部分集中于面向可持续能源技术所需的高效能电化学和光催化材料。 第四章：下一代电池电极材料的挑战与创新 锂离子电池的能量密度瓶颈亟待突破。本章详细分析了高镍三元正极材料（如NMC811）在循环过程中的结构衰减机理，特别是表面相变和晶格氧的释放问题。对于负极，深入讨论了硅基负极材料的体积膨胀问题，以及通过构建多孔结构或碳包覆策略来缓解应力集中。此外，固态电解质的离子电导率、界面阻抗以及锂枝晶的抑制机制是本章的重点研究内容，为全固态电池的商业化提供了理论基础。 第五章：高效光电催化与光伏材料 太阳能的高效捕获和利用是未来能源系统的核心。本章探讨了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的载流子动力学和稳定性问题，特别关注了卤素阴离子无序化对缺陷态密度的影响，以及新型钝化剂（如大分子有机盐）在提高器件效率和长期工作稳定性中的作用。在光催化领域，系统介绍了非贵金属基光催化剂的设计原则，如负载型金属氧化物和复合型半导体异质结，以期实现高效的水分解制氢和二氧化碳还原反应。 第六章：热电材料的性能优化与热管理 热电材料能够将温差直接转化为电能，或反之。本章侧重于如何解耦电学输运系数（电子迁移率）和热输运系数（晶格热导率）。通过引入点缺陷、纳米析出物或复杂晶格结构（如煋格结构），实现晶格热导率的“玻璃化”降低，同时维持较高的塞贝克系数（Seebeck Coefficient）。分析了Bi$_2$Te$_3$基合金的掺杂工程，以及新型氧化物和硫化物热电材料在高温应用中的前景。 第三部分：先进制造技术与材料集成 本部分着眼于如何利用先进制造手段，将功能材料集成到实际工程系统中。 第七章：增材制造（3D打印）中的材料行为 选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造技术对材料微观结构有显著影响。本章分析了快速凝固过程中形成的非平衡态组织，如细小的胞状/树枝状晶粒，以及残余应力对最终部件性能的影响。针对高熵合金（HEAs）在增材制造中的应用，探讨了液相分离和相变动力学如何影响其组织演变和力学性能的各向异性。 第八章：界面工程与异质结构集成 现代电子器件的高度集成依赖于精确的界面控制。本章深入研究了半导体-绝缘体界面和金属-半导体界面的能带匹配与肖特基势垒的形成。重点讨论了原子层沉积（ALD）技术在实现超薄、高均匀性薄膜方面的优势，以及如何利用ALD精确控制栅氧化物/半导体界面的缺陷密度，以提高场效应晶体管的性能。此外，探讨了多层薄膜体系中的应力耦合与薄膜的自发应变。 第九章：材料性能的计算模拟与高通量筛选 计算方法已成为新材料发现的核心工具。本章介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料结构、电子态密度和反应能垒中的应用。重点讲解了分子动力学（MD）模拟在理解材料的扩散过程、晶界迁移以及高分子链构象变化中的优势。最后，阐述了如何结合机器学习（ML）算法，构建材料性能预测模型，加速新型催化剂和功能材料的高通量筛选流程，从而缩短研发周期。
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