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氧还原电催化
作者：魏子栋 著
出版社：科学出版社
出版时间：2022-10-01
ISBN：9787030732972
定价：¥198.00
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内容简介
《氧还原电催化》主要由电催化氧还原反应机理、氧还原电催化剂设计、贵金属催化剂、过渡金属氧化物类催化剂、碳基氧化还原催化剂和氧还原气体多孔电极等几部分组成。首先，从基础研究开始介绍氧还原电催化的相关机理。接着分别介绍了贵金属催化剂和过渡金属氧化物类催化剂的研究现状，重点突出低铂催化剂在提高铂利用率、提高活性和稳定性的前提下降低铂使用量的方法与策略；非贵金属催化剂重点介绍过渡金属化合物和杂原子掺杂类碳基催化剂活性位结构的确认、活性提升及“大孔-介孔-微孔”多级孔结构对改善催化层传质与反应效率等方面的代表性工作，为进一步理性设计、开发高活性和高稳定性的催化剂提供参考。*后，《氧还原电催化》就低铂和非贵金属催化面临的挑战进行了分析和总结，对氧还原催化剂的发展进行了展望。
作者简介
暂缺《氧还原电催化》作者简介
目录
目录
丛书序
前言
第1章 电催化氧还原反应机理 1
1.1 机理概述 1
1.1.1 氧气的吸附与活化 5
1.1.2 电子、质子转移 9
1.1.3 中间物种的吸脱附 12
1.1.4 ORR的速度控制步骤 16
1.2 氧还原活性与机理的测试与表征 19
1.2.1 ORR活性与机理的电化学测试 19
1.2.2 ORR机理原位表征 34
1.2.3 ORR机理理论计算 40
参考文献 52
第2章 氧还原电催化剂的设计 58
2.1 氧还原电催化剂的基本要求 58
2.1.1 导电性 58
2.1.2 电子（电荷）转移能力 62
2.1.3 物种的吸脱附 67
2.1.4 稳定性 75
2.2 氧还原电催化剂的设计策略 76
2.2.1 催化活性提升策略 76
2.2.2 稳定性提升策略 90
2.3 设计面临的挑战 97
参考文献 98
第3章 贵金属催化剂 105
3.1 铂催化剂概述 105
3.1.1 铂催化剂面临的挑战 105
3.1.2 铂催化剂性能提升方法 107
3.2 铂本征活性提升 107
3.2.1 合金化 107
3.2.2 晶面调控 112
3.3 铂原子利用率提升 114
3.3.1 核壳结构 114
3.3.2 中空结构 119
3.3.3 Pt单原子催化剂 124
3.4 铂催化剂稳定性提升 126
3.4.1 金属间化合物 126
3.4.2 载体增强 129
3.4.3 自支撑催化剂 137
3.4.4 表面修饰 139
3.5 其他非铂贵金属催化剂 148
3.5.1 钯基催化剂 148
3.5.2 铱基催化剂 153
3.5.3 银基催化剂 154
3.6 未来挑战 156
参考文献 157
第4章 过渡金属氧化物类催化剂 171
4.1 过渡金属氧化物的结构特性 172
4.1.1 典型过渡金属氧化物氧还原催化剂晶体结构 172
4.1.2 过渡金属氧化物晶体配位状态 176
4.1.3 过渡金属氧化物表面原子状态及氧物种吸附性质 181
4.2 过渡金属氧化物类催化剂的分类 183
4.2.1 尖晶石类氧化物 184
4.2.2 钙钛矿类氧化物 191
4.2.3 锰氧化物 193
4.2.4 其他氧化物类似物 195
4.3 提高过渡金属氧化物类催化剂活性策略 204
4.3.1 催化剂的导电性提升 205
4.3.2 催化剂本征活性提升 211
4.3.3 形貌构筑暴露活性中心 222
4.4 总结与展望 227
参考文献 228
第5章 碳基氧还原催化剂 237
5.1 引言 237
5.2 碳基催化剂的分类 238
5.3 碳基催化剂发展现状 240
5.3.1 主要科学问题和技术瓶颈 241
5.3.2 碳基催化剂活性中心认识 242
5.3.3 活性中心密度提升策略和控制策略 274
5.3.4 碳基催化剂抗中毒 293
5.3.5 失活机理与稳定性提升进展 296
5.4 碳基催化剂发展目标 315
5.4.1 单活性中心的进一步认识 315
5.4.2 碳基催化剂的稳定性提升展望 315
5.5 应用前景 320
参考文献 322
第6章 氧还原气体多孔电极 334
6.1 抗水淹氧还原气体多孔电极 337
6.1.1 Pt-MnO2/C电极抑制电压反转效应 339
6.1.2 抗水淹传质通道的设计构建 340
6.2 多孔氧还原催化剂的设计合成 348
6.2.1 非贵金属氧还原催化剂的活性位分布及孔道设计 348
6.2.2 多孔氧还原催化剂的设计合成 354
6.2.3 非孔氧还原催化材料/非孔传质通道构建 397
6.3 氧还原多孔电极 398
6.3.1 多孔电极的设计要求 398
6.3.2 多孔电极的结构 399
6.3.3 多孔电极经典制备方法 405
6.3.4 有序/一体化多孔电极 408
6.4 氧还原多孔电极的应用 418
6.4.1 锌-空气电池 419
6.4.2 锂-空气电池 423
6.4.3 铝-空气电池 426
6.4.4 其他空气电池 427
6.5 展望 430
参考文献 431
丛书序
前言
第1章 电催化氧还原反应机理 1
1.1 机理概述 1
1.1.1 氧气的吸附与活化 5
1.1.2 电子、质子转移 9
1.1.3 中间物种的吸脱附 12
1.1.4 ORR的速度控制步骤 16
1.2 氧还原活性与机理的测试与表征 19
1.2.1 ORR活性与机理的电化学测试 19
1.2.2 ORR机理原位表征 34
1.2.3 ORR机理理论计算 40
参考文献 52
第2章 氧还原电催化剂的设计 58
2.1 氧还原电催化剂的基本要求 58
2.1.1 导电性 58
2.1.2 电子（电荷）转移能力 62
2.1.3 物种的吸脱附 67
2.1.4 稳定性 75
2.2 氧还原电催化剂的设计策略 76
2.2.1 催化活性提升策略 76
2.2.2 稳定性提升策略 90
2.3 设计面临的挑战 97
参考文献 98
第3章 贵金属催化剂 105
3.1 铂催化剂概述 105
3.1.1 铂催化剂面临的挑战 105
3.1.2 铂催化剂性能提升方法 107
3.2 铂本征活性提升 107
3.2.1 合金化 107
3.2.2 晶面调控 112
3.3 铂原子利用率提升 114
3.3.1 核壳结构 114
3.3.2 中空结构 119
3.3.3 Pt单原子催化剂 124
3.4 铂催化剂稳定性提升 126
3.4.1 金属间化合物 126
3.4.2 载体增强 129
3.4.3 自支撑催化剂 137
3.4.4 表面修饰 139
3.5 其他非铂贵金属催化剂 148
3.5.1 钯基催化剂 148
3.5.2 铱基催化剂 153
3.5.3 银基催化剂 154
3.6 未来挑战 156
参考文献 157
第4章 过渡金属氧化物类催化剂 171
4.1 过渡金属氧化物的结构特性 172
4.1.1 典型过渡金属氧化物氧还原催化剂晶体结构 172
4.1.2 过渡金属氧化物晶体配位状态 176
4.1.3 过渡金属氧化物表面原子状态及氧物种吸附性质 181
4.2 过渡金属氧化物类催化剂的分类 183
4.2.1 尖晶石类氧化物 184
4.2.2 钙钛矿类氧化物 191
4.2.3 锰氧化物 193
4.2.4 其他氧化物类似物 195
4.3 提高过渡金属氧化物类催化剂活性策略 204
4.3.1 催化剂的导电性提升 205
4.3.2 催化剂本征活性提升 211
4.3.3 形貌构筑暴露活性中心 222
4.4 总结与展望 227
参考文献 228
第5章 碳基氧还原催化剂 237
5.1 引言 237
5.2 碳基催化剂的分类 238
5.3 碳基催化剂发展现状 240
5.3.1 主要科学问题和技术瓶颈 241
5.3.2 碳基催化剂活性中心认识 242
5.3.3 活性中心密度提升策略和控制策略 274
5.3.4 碳基催化剂抗中毒 293
5.3.5 失活机理与稳定性提升进展 296
5.4 碳基催化剂发展目标 315
5.4.1 单活性中心的进一步认识 315
5.4.2 碳基催化剂的稳定性提升展望 315
5.5 应用前景 320
参考文献 322
第6章 氧还原气体多孔电极 334
6.1 抗水淹氧还原气体多孔电极 337
6.1.1 Pt-MnO2/C电极抑制电压反转效应 339
6.1.2 抗水淹传质通道的设计构建 340
6.2 多孔氧还原催化剂的设计合成 348
6.2.1 非贵金属氧还原催化剂的活性位分布及孔道设计 348
6.2.2 多孔氧还原催化剂的设计合成 354
6.2.3 非孔氧还原催化材料/非孔传质通道构建 397
6.3 氧还原多孔电极 398
6.3.1 多孔电极的设计要求 398
6.3.2 多孔电极的结构 399
6.3.3 多孔电极经典制备方法 405
6.3.4 有序/一体化多孔电极 408
6.4 氧还原多孔电极的应用 418
6.4.1 锌-空气电池 419
6.4.2 锂-空气电池 423
6.4.3 铝-空气电池 426
6.4.4 其他空气电池 427
6.5 展望 430
参考文献 431
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