電化學(xué)叢書：電催化

《電化學(xué)叢書:電催化》由電催化基礎(chǔ)和重要電催化過程兩部分組成。內(nèi)容包括從納米結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)出發(fā)認(rèn)識(shí)電催化過程和催化劑材料的性質(zhì)，到電催化劑的理論設(shè)計(jì)、理論模擬和制備；從氫、氧及有機(jī)分子電催化基礎(chǔ)，到燃料電池、太陽能電池、生物電化學(xué)乃至工業(yè)電化學(xué)過程等電催化應(yīng)用?！峨娀瘜W(xué)叢書:電催化》在內(nèi)容的選擇上，既注重基礎(chǔ)知識(shí)和研究方法的介紹，同時(shí)又緊緊圍繞前沿方向?！峨娀瘜W(xué)叢書:電催化》既適合選擇電催化、電化學(xué)、催化化學(xué)、表面科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科作為研究方向的研究生，也適合從事電催化及相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)的科技工作者參考。

《電化學(xué)叢書》的策劃與出版，可以說是電化學(xué)科學(xué)大好發(fā)展形勢下的“有識(shí)之舉”，其中包括如下兩個(gè)方面的意義。

首先，從基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展看，電化學(xué)一般被認(rèn)為是隸屬物理化學(xué)（二級(jí)學(xué)科）的一門三級(jí)學(xué)科，其發(fā)展重點(diǎn)往往從屬物理化學(xué)的發(fā)展重點(diǎn)。例如，電化學(xué)發(fā)展早期從屬原子分子學(xué)說的發(fā)展（如法拉第定律和電化學(xué)當(dāng)量）；19世紀(jì)起則依附化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展而著重電化學(xué)熱力學(xué)的發(fā)展（如能斯特公式和電解質(zhì)理論）。20世紀(jì)40年代后，“電極過程動(dòng)力學(xué)”異軍突起，曾領(lǐng)風(fēng)騷四五十年。約從20世紀(jì)80年代起，形勢又有新的變化：一方面是固體物理理論和第一性原理計(jì)算方法的更廣泛應(yīng)用與取得實(shí)用性成果；另一方面是對(duì)具有各種特殊功能的新材料的迫切要求與大量新材料的制備合成。一門以綜合材料學(xué)基本理論、實(shí)驗(yàn)方法與計(jì)算方法為基礎(chǔ)的電化學(xué)新學(xué)科似乎正在形成。在《電化學(xué)叢書》的選題中，顯然也反映了這一重大形勢發(fā)展。

其次，電化學(xué)從誕生初期起就是一門與實(shí)際緊密結(jié)合的學(xué)科，這一學(xué)科在解決當(dāng)代人類持續(xù)性發(fā)展“世紀(jì)性難題”（能源與環(huán)境）征途中重要性位置的提升和受到期待之熱切，的確令人印象深刻。可以不夸張地說，從歷史發(fā)展看，電化學(xué)當(dāng)今所受到的重視是空前的。探討如何利用這一大好形勢發(fā)展電化學(xué)在各方面的應(yīng)用，以及結(jié)合應(yīng)用研究發(fā)展學(xué)科，應(yīng)該是《電化學(xué)叢書》不容推脫的任務(wù)。另一方面，盡管形勢大好，我仍然期望各位編委在介紹和討論發(fā)展電化學(xué)科學(xué)和技術(shù)以解決人類持續(xù)發(fā)展難題時(shí)，要有大家風(fēng)度，即對(duì)電化學(xué)科學(xué)和技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)、難點(diǎn)和缺點(diǎn)的介紹要“面面俱到”，切不可“賣瓜的只說瓜甜”，反而貽笑大方。

《電化學(xué)叢書》的編撰和發(fā)行還反映了電化學(xué)科學(xué)發(fā)展形勢大好的另一重要方面，即我國電化學(xué)人才發(fā)展之興旺。叢書各分冊(cè)均由各該領(lǐng)域?qū)W有專攻的科學(xué)家執(zhí)筆?？梢云谕焊鞣謨?cè)將不僅能在較高水平上梳理各分支學(xué)科的框架與發(fā)展，同時(shí)也將提供較系統(tǒng)的材料，供讀者了解我國學(xué)者的工作與取得的成就。

總之，我熱切希望《電化學(xué)叢書》的策劃與出版將使我國電化學(xué)科學(xué)書籍躍進(jìn)至新的水平。

查全性

二〇一〇夏于珞珈山2100433B

《電化學(xué)叢書:電催化》既適合選擇電催化、電化學(xué)、催化化學(xué)、表面科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科作為研究方向的研究生，也適合從事電催化及相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)的科技工作者參考?！峨娀瘜W(xué)叢書:電催化》在內(nèi)容的選擇上，既注重基礎(chǔ)知識(shí)和研究方法的介紹，同時(shí)又緊緊圍繞前沿方向。

第1章電催化基礎(chǔ)與應(yīng)用研究進(jìn)展

1.1電化學(xué)的發(fā)展歷史

1.2電催化反應(yīng)的基本規(guī)律和兩類電催化反應(yīng)及其共同特點(diǎn)

1.3研究電極過程的經(jīng)典電化學(xué)方法、表面分析技術(shù)和電化學(xué)原位譜學(xué)方法

1.3.1經(jīng)典電化學(xué)研究方法

1.3.2非傳統(tǒng)電化學(xué)研究方法及其進(jìn)展

1.4電催化劑的電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)和表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)

1.4.1電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)電催化反應(yīng)速度的影響

1.4.2表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)電催化反應(yīng)速度的影響

1.5一些實(shí)際電催化體系的分析和討論

1.5.1納米粒子的組成及其對(duì)電催化性能的影響

1.5.2催化劑載體對(duì)電催化性能的影響

1.5.3納米粒子的表面結(jié)構(gòu)對(duì)其電催化性能的影響

1.5.4納米尺度電催化劑活性的比較與關(guān)聯(lián)

1.6總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第2章電催化表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)與金屬納米粒子催化劑表面結(jié)構(gòu)控制合成

2.1電催化表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)

2.1.1金屬單晶面及其表面原子排列結(jié)構(gòu)

2.1.2晶面結(jié)構(gòu)效應(yīng)

2.2金屬納米粒子的表面結(jié)構(gòu)控制合成及其電催化

2.2.1納米粒子形狀與晶面的關(guān)系

2.2.2晶體生長規(guī)律

2.2.3低表面能金屬納米粒子的控制合成及其催化性能研究

2.2.4高表面能金屬納米粒子的控制合成及其電催化

2.3總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第3章電催化中的電子效應(yīng)與協(xié)同效應(yīng)

3.1金屬表面吸附作用的物理化學(xué)基礎(chǔ)

3.1.1金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)

3.1.2吸附質(zhì)與金屬表面的相互作用

3.1.3吸附作用的密度泛函理論計(jì)算

3.2催化作用中的電子效應(yīng)與協(xié)同效應(yīng)

3.2.1吸附作用的電子特征描述

3.2.2金屬表面反應(yīng)性及其電子效應(yīng)調(diào)控

3.2.3催化作用中的協(xié)同效應(yīng)

3.3研究實(shí)例

3.3.1氧還原反應(yīng)Pt合金催化劑的電子效應(yīng)

3.3.2甲酸氧化反應(yīng)Pd合金催化劑的表面反應(yīng)性調(diào)控

3.3.3氫氧化反應(yīng)Ni催化劑d帶反應(yīng)性的選擇性抑制

3.3.4利用幾何效應(yīng)調(diào)控Pt催化甲醇氧化的反應(yīng)選擇性

3.3.5Pt.Ru電催化協(xié)同效應(yīng)的直接觀測

3.3.6Pd.Au合金表面H吸附與CO吸附所需的最小Pd原子聚集體

參考文獻(xiàn)

第4章電催化劑的設(shè)計(jì)與理論模擬

4.1電極∕溶液界面電荷傳遞過程的量子效應(yīng)

4.1.1電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的基本類型

4.1.2電子轉(zhuǎn)移的基本原理

4.1.3Marcus的電子轉(zhuǎn)移理論

4.1.4電極∕溶液界面電子的隧道效應(yīng)

4.2電極∕溶液界面的量子化學(xué)模擬

4.2.1計(jì)算方法與模型

4.2.2催化劑的反應(yīng)活性和電子構(gòu)型的計(jì)算

4.2.3溶劑效應(yīng)

4.2.4電極電勢的模擬

4.3電極過程動(dòng)力學(xué)模擬及其應(yīng)用

4.3.1氧氣電催化還原

4.3.2甲醇電催化氧化

4.3.3電催化非線性動(dòng)力學(xué)過程模擬

4.4總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第5章燃料電池催化劑新材料

5.1質(zhì)子交換膜燃料電池及催化劑概述

5.2陽極催化劑

5.2.1氫—氧燃料電池陽極催化劑

5.2.2DMFC陽極催化劑

5.2.3DFAFC陽極催化劑

5.2.4DEFC陽極催化劑

5.3陰極催化劑

5.3.1陰極氧電還原機(jī)理

5.3.2鉑基催化劑

5.3.3非鉑基金屬催化劑

5.4催化劑制備方法

5.4.1浸漬—液相還原法

5.4.2膠體法

5.4.3微乳液法

5.4.4電化學(xué)法

5.4.5氣相還原法

5.4.6氣相沉積法

5.4.7高溫合金化法

5.4.8羰基簇合物法

5.4.9預(yù)沉淀法

5.4.10離子液體法

5.4.11噴霧熱解法

5.4.12固相反應(yīng)法

5.4.13多醇過程法

5.4.14微波法

5.4.15組合法

5.4.16離子交換法

5.4.17輻照法

5.5載體

5.5.1炭黑

5.5.2中孔碳

5.5.3CNTs

5.5.4碳凝膠

5.5.5空心碳

5.5.6碳卷

5.5.7碳纖維

5.5.8碳納米分子篩

5.5.9碳化鎢

5.5.10硬碳

5.5.11碳納米籠

5.5.12金剛石

5.5.13富勒烯

5.5.14石墨烯

參考文獻(xiàn)

第6章氫電極電催化

6.1氫電極反應(yīng)及其電催化概述

6.2氫的電化學(xué)吸附

6.2.1氫的欠電勢吸附

6.2.2氫的過電勢吸附

6.2.3氫吸附的譜學(xué)技術(shù)研究

6.2.4氫吸附的理論計(jì)算研究

6.3氫電極反應(yīng)機(jī)理

6.4氫電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

6.4.1氫電極反應(yīng)交換電流密度的測量

6.4.2交換電流密度的火山關(guān)系圖

6.4.3溫度對(duì)氫電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響

6.5氫電催化的Pt表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)

6.6氫電催化的鉑納米粒徑效應(yīng)

6.7總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第7章鉑基催化劑上的氧還原電催化

7.1概述

7.2Pt單質(zhì)金屬催化劑

7.2.1Pt單晶的晶面取向、陰離子吸附對(duì)氧還原性能的影響

7.2.2Pt納米催化劑的粒徑效應(yīng)

7.3鉑基二元模型電催化劑的氧還原行為

7.4Pt及其合金的氧還原活性趨勢的理論預(yù)期

7.5Pt基金屬納米催化劑

7.6ORR機(jī)理的研究進(jìn)展

7.7總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第8章幾種代氫燃料分子的直接電催化氧化

8.1硼氫化物的直接電催化氧化

8.1.1硼氫化物作為代氫陽極燃料的優(yōu)勢與問題

8.1.2不同金屬上硼氫化物電氧化的基本行為

8.1.3BH—4在金屬電極上的電氧化模型

8.1.4硼氫化物的直接電催化氧化小結(jié)

8.2氨的直接電催化氧化

8.2.1氨的直接電催化氧化概述

8.2.2氨在Pt及其合金上的電氧化行為

8.2.3氨在金屬鎳上的電氧化行為

8.3硼氮烷作為陽極燃料的電催化

8.3.1硼氮烷作為陽極燃料的電催化概述

8.3.2BH3NH3在Ag電極上的電氧化

8.3.3幾種典型催化劑上硼氮烷的直接電氧化

8.3.4總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第9章有機(jī)小分子電催化

9.1概述

9.2 CO的電催化氧化

9.2.1CO在金屬表面的吸附

9.2.2CO在Pt表面電氧化

9.2.3納米Pt表面CO的電氧化：尺寸及晶面效應(yīng)

9.2.4Pt.Ru合金表面CO電氧化的“雙功能機(jī)理”

9.2.5d帶能級(jí)與表面偏析對(duì)電催化的影響

9.3甲醇的陽極氧化

9.3.1甲醇的電氧化機(jī)理

9.3.2甲醇電氧化催化劑的設(shè)計(jì)

9.4甲酸的電催化氧化

9.4.1Pt表面甲酸電氧化機(jī)理

9.4.2Pd表面甲酸電氧化

9.4.3甲酸電氧化催化劑的設(shè)計(jì)

9.5乙醇的電催化氧化

9.6堿性環(huán)境中C1小分子的電氧化

9.6.1堿性條件下CO電催化氧化

9.6.2堿性條件下甲醇的電催化氧化

9.7總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第10章酶電催化

10.1酶的基本結(jié)構(gòu)與功能

10.1.1酶的基本概念

10.1.2酶的活性中心

10.1.3酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系

10.1.4酶的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系

10.1.5酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系

10.2酶催化反應(yīng)的一般理論

10.2.1酶催化反應(yīng)理論

10.2.2酶催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)

10.2.3酶催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求取

10.3酶催化反應(yīng)的電化學(xué)

10.3.1酶催化反應(yīng)的電化學(xué)研究方法

10.3.2酶催化反應(yīng)的電流理論

10.3.3酶在電極表面的固定

10.4酶催化電化學(xué)研究的幾個(gè)重要例子

10.4.1葡萄糖氧化酶

10.4.2反丁烯二酸還原酶和丁二酸脫氫酶

10.4.3過氧化物酶

10.4.4鉬氧轉(zhuǎn)移酶

10.4.5細(xì)胞色素P450酶

10.4.6氫酶

10.4.7含銅氧化酶

10.5酶電化學(xué)催化的應(yīng)用

10.5.1用于底物的定量測定

10.5.2用作生物燃料電池的電極催化劑

10.5.3電化學(xué)免疫分析

10.5.4DNA雜交檢測

參考文獻(xiàn)

第11章光電催化

11.1概述

11.2光電催化原理

11.2.1太陽能光電催化原理

11.2.2環(huán)境光電催化原理

11.3光電催化劑與光電催化反應(yīng)

11.3.1TiO2光電催化劑的制備

11.3.2提高TiO2光催化活性的途徑

11.3.3WO3光電催化劑

11.3.4CdS光電催化劑

11.3.5ZnO光電催化劑

11.3.6新型配合物半導(dǎo)體光電催化劑

11.3.7具有光電催化功能的聚合物納米復(fù)合材料

11.3.8光電催化劑的表征

11.3.9光電催化反應(yīng)

11.4重要的光電催化過程及應(yīng)用

11.4.1光電催化電解水制氫

11.4.2光電催化對(duì)典型有機(jī)污染物的降解

11.5光電催化的研究方法

11.5.1光催化研究過程的分析方法

11.5.2光電催化的動(dòng)力學(xué)研究

11.5.3光電化學(xué)研究方法

參考文獻(xiàn)

第12章燃料電池電催化

12.1燃料電池的分類和性能

12.1.1燃料電池分類

12.1.2燃料電池性能

12.2燃料電池電催化

12.2.1催化劑概述

12.2.2電催化反應(yīng)特點(diǎn)

12.2.3催化劑的表征方法

12.2.4催化劑的結(jié)構(gòu)組成

12.2.5催化劑的電催化性能

12.2.6催化劑的耐久性

12.3總結(jié)與展望

參考文獻(xiàn)

第13章工業(yè)過程電催化

13.1氯堿工業(yè)過程電催化

13.1.1氯堿工業(yè)概述

13.1.2氯堿電解槽的析氯陽極電催化

13.1.3氯堿電解槽的析氫陰極電催化

13.2濕法冶金工業(yè)電積過程電催化

13.2.1濕法冶金工業(yè)概述

13.2.2氯化物水溶液中Ni、Co電積過程電催化

13.2.3硫酸溶液中Ni電積過程電催化

13.2.4硫酸溶液Zn電積過程電催化

13.3熔鹽鋁電解過程電催化

13.3.1熔鹽鋁電解工業(yè)概述

13.3.2碳素陽極的摻雜電催化

13.3.3碳素陽極摻雜電催化機(jī)理

13.3.4鋰鹽陽極糊及其工業(yè)應(yīng)用

13.3.5預(yù)焙陽極的摻雜電催化與綜合改性

參考文獻(xiàn)

索引

本書由電催化基礎(chǔ)和重要電催化過程兩部分組成。內(nèi)容包括從納米結(jié)構(gòu)、表面結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)出發(fā)認(rèn)識(shí)電催化過程和催化劑材料的性質(zhì)，到電催化劑的理論設(shè)計(jì)、理論模擬和制備；從氫、氧及有機(jī)分子電催化基礎(chǔ)，到燃料電池、太陽能電池、生物電化學(xué)乃至工業(yè)電化學(xué)過程等電催化應(yīng)用。本書在內(nèi)容的選擇上，既注重基礎(chǔ)知識(shí)和研究方法的介紹，同時(shí)又緊緊圍繞前沿方向。

第1章電催化基礎(chǔ)與應(yīng)用研究進(jìn)展

11電化學(xué)的發(fā)展歷史1

12電催化反應(yīng)的基本規(guī)律和兩類電催化反應(yīng)及其共同特點(diǎn)3

13研究電極過程的經(jīng)典電化學(xué)方法、表面分析技術(shù)和電化學(xué)原位譜學(xué)方法5

131經(jīng)典電化學(xué)研究方法5

132非傳統(tǒng)電化學(xué)研究方法及其進(jìn)展7

14電催化劑的電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)和表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)12

141電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)電催化反應(yīng)速度的影響12

142表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)對(duì)電催化反應(yīng)速度的影響15

15一些實(shí)際電催化體系的分析和討論20

151納米粒子的組成及其對(duì)電催化性能的影響20

152催化劑載體對(duì)電催化性能的影響21

153納米粒子的表面結(jié)構(gòu)對(duì)其電催化性能的影響22

154納米尺度電催化劑活性的比較與關(guān)聯(lián)25

16總結(jié)與展望28

參考文獻(xiàn)29

第2章電催化表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)與金屬納米粒子催化劑表面結(jié)構(gòu)控制合成

21電催化表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)33

211金屬單晶面及其表面原子排列結(jié)構(gòu)33

212晶面結(jié)構(gòu)效應(yīng)34

22金屬納米粒子的表面結(jié)構(gòu)控制合成及其電催化39

221納米粒子形狀與晶面的關(guān)系39

222晶體生長規(guī)律41

223低表面能金屬納米粒子的控制合成及其催化性能研究44

224高表面能金屬納米粒子的控制合成及其電催化51

23總結(jié)與展望67

參考文獻(xiàn)69

第3章電催化中的電子效應(yīng)與協(xié)同效應(yīng)

31金屬表面吸附作用的物理化學(xué)基礎(chǔ)75

311金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)75

312吸附質(zhì)與金屬表面的相互作用79

313吸附作用的密度泛函理論計(jì)算82

32催化作用中的電子效應(yīng)與協(xié)同效應(yīng)85

321吸附作用的電子特征描述85

322金屬表面反應(yīng)性及其電子效應(yīng)調(diào)控89

323催化作用中的協(xié)同效應(yīng)91

33研究實(shí)例93

331氧還原反應(yīng)Pt合金催化劑的電子效應(yīng)93

332甲酸氧化反應(yīng)Pd合金催化劑的表面反應(yīng)性調(diào)控98

333氫氧化反應(yīng)Ni催化劑d帶反應(yīng)性的選擇性抑制101

334利用幾何效應(yīng)調(diào)控Pt催化甲醇氧化的反應(yīng)選擇性103

335PtRu電催化協(xié)同效應(yīng)的直接觀測105

336PdAu合金表面H吸附與CO吸附所需的最小Pd原子聚集體108

參考文獻(xiàn)110

第4章電催化劑的設(shè)計(jì)與理論模擬

41電極/溶液界面電荷傳遞過程的量子效應(yīng)114

411電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的基本類型114

412電子轉(zhuǎn)移的基本原理115

413Marcus的電子轉(zhuǎn)移理論117

414電極/溶液界面電子的隧道效應(yīng)123

42電極/溶液界面的量子化學(xué)模擬128

421計(jì)算方法與模型128

422催化劑的反應(yīng)活性和電子構(gòu)型的計(jì)算134

423溶劑效應(yīng)150

424電極電勢的模擬159

43電極過程動(dòng)力學(xué)模擬及其應(yīng)用169

431氧氣電催化還原169

432甲醇電催化氧化176

433電催化非線性動(dòng)力學(xué)過程模擬180

44總結(jié)與展望190

參考文獻(xiàn)190

第5章燃料電池催化劑新材料

51質(zhì)子交換膜燃料電池及催化劑概述196

52陽極催化劑200

521氫氧燃料電池陽極催化劑200

522DMFC陽極催化劑202

523DFAFC陽極催化劑212

524DEFC陽極催化劑220

53陰極催化劑224

531陰極氧電還原機(jī)理224

532鉑基催化劑225

533非鉑基金屬催化劑227

54催化劑制備方法231

541浸漬液相還原法231

542膠體法233

543微乳液法235

544電化學(xué)法235

545氣相還原法236

546氣相沉積法237

547高溫合金化法237

548羰基簇合物法237

549預(yù)沉淀法238

5410離子液體法238

5411噴霧熱解法238

5412固相反應(yīng)法239

5413多醇過程法240

5414微波法240

5415組合法241

5416離子交換法241

5417輻照法241

55載體242

551炭黑242

552中孔碳243

553CNTs245

554碳凝膠247

555空心碳247

556碳卷249

557碳纖維250

558碳納米分子篩250

559碳化鎢251

5510硬碳252

5511碳納米籠252

5512金剛石252

5513富勒烯252

5514石墨烯253

參考文獻(xiàn)253

第6章氫電極電催化

61氫電極反應(yīng)及其電催化概述270

62氫的電化學(xué)吸附273

621氫的欠電勢吸附274

622氫的過電勢吸附278

623氫吸附的譜學(xué)技術(shù)研究280

624氫吸附的理論計(jì)算研究281

63氫電極反應(yīng)機(jī)理286

64氫電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)288

641氫電極反應(yīng)交換電流密度的測量288

642交換電流密度的火山關(guān)系圖290

643溫度對(duì)氫電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響294

65氫電催化的Pt表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)296

66氫電催化的鉑納米粒徑效應(yīng)297

67總結(jié)與展望302

參考文獻(xiàn)304

第7章鉑基催化劑上的氧還原電催化

71概述307

72Pt單質(zhì)金屬催化劑309

721Pt單晶的晶面取向、陰離子吸附對(duì)氧還原性能的影響309

722Pt納米催化劑的粒徑效應(yīng)314

73鉑基二元模型電催化劑的氧還原行為323

74Pt及其合金的氧還原活性趨勢的理論預(yù)期329

75Pt基金屬納米催化劑334

76ORR機(jī)理的研究進(jìn)展338

77總結(jié)與展望343

參考文獻(xiàn)344

第8章幾種代氫燃料分子的直接電催化氧化

81硼氫化物的直接電催化氧化353

811硼氫化物作為代氫陽極燃料的優(yōu)勢與問題353

812不同金屬上硼氫化物電氧化的基本行為354

813BH-4在金屬電極上的電氧化模型360

814硼氫化物的直接電催化氧化小結(jié)364

82氨的直接電催化氧化364

821氨的直接電催化氧化概述364

822氨在Pt及其合金上的電氧化行為365

823氨在金屬鎳上的電氧化行為371

83硼氮烷作為陽極燃料的電催化376

831硼氮烷作為陽極燃料的電催化概述376

832BH3NH3在Ag電極上的電氧化377

833幾種典型催化劑上硼氮烷的直接電氧化381

834總結(jié)與展望385

參考文獻(xiàn)385

第9章有機(jī)小分子電催化

91概述388

92 CO的電催化氧化390

921CO在金屬表面的吸附390

922CO在Pt表面電氧化391

923納米Pt表面CO的電氧化：尺寸及晶面效應(yīng)394

924PtRu合金表面CO電氧化的“雙功能機(jī)理”395

925d帶能級(jí)與表面偏析對(duì)電催化的影響397

93甲醇的陽極氧化399

931甲醇的電氧化機(jī)理399

932甲醇電氧化催化劑的設(shè)計(jì)400

94甲酸的電催化氧化402

941Pt表面甲酸電氧化機(jī)理402

942Pd表面甲酸電氧化404

943甲酸電氧化催化劑的設(shè)計(jì)405

95乙醇的電催化氧化407

96堿性環(huán)境中C1小分子的電氧化408

961堿性條件下CO電催化氧化409

962堿性條件下甲醇的電催化氧化409

97總結(jié)與展望411

參考文獻(xiàn)412

第10章酶電催化

101酶的基本結(jié)構(gòu)與功能418

1011酶的基本概念418

1012酶的活性中心418

1013酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系419

1014酶的二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系419

1015酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系421

102酶催化反應(yīng)的一般理論422

1021酶催化反應(yīng)理論422

1022酶催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)424

1023酶催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求取426

103酶催化反應(yīng)的電化學(xué)427

1031酶催化反應(yīng)的電化學(xué)研究方法427

1032酶催化反應(yīng)的電流理論434

1033酶在電極表面的固定439

104酶催化電化學(xué)研究的幾個(gè)重要例子451

1041葡萄糖氧化酶452

1042反丁烯二酸還原酶和丁二酸脫氫酶454

1043過氧化物酶459

1044鉬氧轉(zhuǎn)移酶462

1045細(xì)胞色素P450酶467

1046氫酶469

1047含銅氧化酶471

105酶電化學(xué)催化的應(yīng)用472

1051用于底物的定量測定473

1052用作生物燃料電池的電極催化劑478

1053電化學(xué)免疫分析482

1054DNA雜交檢測483

參考文獻(xiàn)484

第11章光電催化

111概述495

112光電催化原理498

1121太陽能光電催化原理498

1122環(huán)境光電催化原理503

113光電催化劑與光電催化反應(yīng)507

1131TiO2光電催化劑的制備507

1132提高TiO2光催化活性的途徑510

1133WO3光電催化劑512

1134CdS光電催化劑514

1135ZnO光電催化劑515

1136新型配合物半導(dǎo)體光電催化劑517

1137具有光電催化功能的聚合物納米復(fù)合材料517

1138光電催化劑的表征518

1139光電催化反應(yīng)527

114重要的光電催化過程及應(yīng)用541

1141光電催化電解水制氫541

1142光電催化對(duì)典型有機(jī)污染物的降解542

115光電催化的研究方法544

1151光催化研究過程的分析方法545

1152光電催化的動(dòng)力學(xué)研究549

1153光電化學(xué)研究方法552

參考文獻(xiàn)561

第12章燃料電池電催化

121燃料電池的分類和性能567

1211燃料電池分類568

1212燃料電池性能568

122燃料電池電催化571

1221催化劑概述571

1222電催化反應(yīng)特點(diǎn)573

1223催化劑的表征方法578

1224催化劑的結(jié)構(gòu)組成588

1225催化劑的電催化性能592

1226催化劑的耐久性596

123總結(jié)與展望604

參考文獻(xiàn)605

第13章工業(yè)過程電催化

131氯堿工業(yè)過程電催化609

1311氯堿工業(yè)概述609

1312氯堿電解槽的析氯陽極電催化612

1313氯堿電解槽的析氫陰極電催化619

132濕法冶金工業(yè)電積過程電催化621

1321濕法冶金工業(yè)概述621

1322氯化物水溶液中Ni、Co電積過程電催化624

1323硫酸溶液中Ni電積過程電催化625

1324硫酸溶液Zn電積過程電催化629

133熔鹽鋁電解過程電催化639

1331熔鹽鋁電解工業(yè)概述639

1332碳素陽極的摻雜電催化640

1333碳素陽極摻雜電催化機(jī)理645

1334鋰鹽陽極糊及其工業(yè)應(yīng)用649

1335預(yù)焙陽極的摻雜電催化與綜合改性651

參考文獻(xiàn)652

索引659 2100433B

優(yōu)點(diǎn)為綠色的氫化反應(yīng)：不需要高壓氫氣等還原劑；反應(yīng)條件溫和；氫氣過程易于控制。

在堿性介質(zhì)中，水在陰極被還原生成活性氫原子，此活性氫原子在陰極表面催化靛藍(lán)分子的羰基加氧，在氫氧化鈉堿性介質(zhì)中生成靛藍(lán)隱色體鈉鹽。副反應(yīng)主要是析氫反應(yīng)，降低了電解效率。