本书是基于作者近年在电催化、能源、材料等领域的研究工作汇编而成。内容主要包括：电催化发展历程、电催化基础——电化学入门知识、电催化材料设计原则及性能评价指标；针对氢基、氧基、氮基及碳基能源分子电催化转化过程的机理讨论，相关电催化材料分类介绍及其在能源领域中的应用拓展；最后介绍电催化驱动的能源器件中的其他关键材料，如催化剂载体材料、隔膜材料、电解质材料和极板材料等。
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目录
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丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 电催化发展历程 2
1.2 电催化基础——电化学 4
1.2.1 电化学界面的基本结构：双电层 4
1.2.2 电极电势 7
1.2.3 电化学反应动力学 11
1.2.4 电极过程测试技术 18
1.2.5 电催化测试体系与器件 21
1.3 电催化材料设计 24
1.3.1 电子结构设计 25
1.3.2 其他物理性质设计 26
1.4 电催化材料活性指标 26
1.4.1 特定电流密度下的过电位 26
1.4.2 电流密度与交换电流密度 27
1.4.3 Tafel斜率 27
1.4.4 转换频率 27
1.4.5 Faraday效率 27
1.4.6 电化学活性面积 28
1.4.7 稳定性 28
1.5 电催化材料原位表征 29
习题 31
参考文献 31
第2章 氢基能源电催化材料 33
2.1 电催化析氢反应 33
2.1.1 电催化析氢简介 33
2.1.2 电催化析氢机理 33
2.1.3 电催化析氢材料 35
2.1.4 电催化析氢性能 39
2.2 海水电解技术 43
2.2.1 海水电解简介 43
2.2.2 海水电解机理 44
2.2.3 海水电解材料 46
2.2.4 海水电解挑战与展望 50
2.3 电催化氢氧化反应 50
2.3.1 电催化氢氧化机理 50
2.3.2 电催化氢氧化材料 51
2.3.3 电催化氢氧化性能 53
习题 54
参考文献 54
第3章 氧基能源电催化材料 58
3.1 电催化氧气还原 58
3.1.1 电催化氧气还原简介 58
3.1.2 电催化氧气还原机理 58
3.1.3 电催化氧气还原材料 59
3.1.4 电催化氧气还原性能 65
3.2 电催化空气还原 66
3.2.1 电催化空气还原简介 66
3.2.2 电催化空气还原材料 69
3.2.3 电催化空气还原应用 71
3.3 电催化析氧反应 74
3.3.1 电催化析氧反应简介 74
3.3.2 电催化析氧反应机理 74
3.3.3 电催化析氧反应材料 77
习题 82
参考文献 82
第4章 氮基能源电催化材料 87
4.1 电催化氮气转化 88
4.1.1 电催化氮气还原 89
4.1.2 电催化氮气氧化 94
4.2 电催化氨氧化 95
4.2.1 电催化氨氧化简介 95
4.2.2 电催化氨氧化机理 96
4.2.3 电催化氨氧化材料 98
4.3 电催化碳氮偶联 101
4.3.1 电催化碳氮偶联反应简介 101
4.3.2 电催化碳氮偶联机理 102
4.3.3 电催化碳氮偶联材料及性能 102
4.3.4 电催化碳氮偶联展望 106
习题 107
参考文献 107
第5章 碳基能源电催化材料 110
5.1 电催化二氧化碳还原 110
5.1.1 电催化二氧化碳还原简介 110
5.1.2 电催化二氧化碳还原机理 111
5.1.3 电催化二氧化碳还原材料 112
5.1.4 体系优化 126
5.2 电催化酸氧化 132
5.2.1 电催化酸氧化概述 132
5.2.2 电催化甲酸氧化 133
5.2.3 电催化乙酸氧化 139
5.3 电催化醇氧化 142
5.3.1 电催化甲醇氧化 142
5.3.2 电催化乙醇氧化 146
习题 148
参考文献 148
第6章 其他关键材料 157
6.1 催化剂载体材料 157
6.1.1 载体作用机制 157
6.1.2 碳基载体材料 157
6.1.3 非碳基载体材料 158
6.1.4 催化剂载体展望 161
6.2 隔膜材料 162
6.2.1 传统隔膜材料 163
6.2.2 阴离子交换膜 165
6.2.3 阳离子交换膜 170
6.2.4 双极膜 171
6.3 电解质材料 174
6.3.1 电解质特性 174
6.3.2 常见电解质 175
6.3.3 电解质材料的腐蚀与防护 177
6.3.4 电解质添加剂 177
6.4 极板材料 178
6.4.1 极板概况 178
6.4.2 极板结构 179
6.4.3 极板类别 180
6.4.4 其他关键结构 184
习题 187
参考文献 187
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