碳纳米材料在电分析化学中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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饶红红，薛中华，卢小泉 著

图书标签:

• 碳纳米材料
• 电分析化学
• 传感器
• 电化学
• 纳米材料
• 碳纳米管
• 石墨烯
• 电极
• 分析化学
• 纳米技术

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122262196

版次：1

商品编码：11900779

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-04-01

用纸：胶版纸

页数：274

字数：345000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ： 《碳纳米材料在电分析化学中的应用》适用于电分析化学工作者、碳纳米材料科技人员等参考阅读，也适用于高等院校相关专业教师、研究生以及本科生的参考书。
　　自碳纳米纤维、碳纳米管、介孔碳和石墨烯等碳纳米材料问世以来，由于这些碳纳米材料拥有的诸多特异物理和化学性能，被研究者迅速引入到化学修饰电极研究领域。各种性能迥异的碳纳米材料修饰电极在环境、能源、传感、生物、医药等领域展现出了其特有的魅力
　　本书将多年来有关碳纳米管、介孔碳和石墨烯等碳纳米材料电分析化学相关的研究进行了较为系统地归纳、总结与分类。

内容简介

　　《碳纳米材料在电分析化学中的应用》介绍了碳纳米纤维、碳纳米管、介孔碳和石墨烯等碳纳米材料在电分析化学领域的发展历史、研究现状及发展趋势。系统地阐述了碳纳米及其复合材料的制备、表征及在电分析领域的新成就和前沿研究，重点介绍了碳纳米材料修饰电极的基础知识、基于碳纳米材料的电化学分析方法和技术。对碳纳米材料在生命电化学传感分析、环境电化学传感分析和药物电化学传感分析中的应用作了比较详细的介绍。对基于碳纳米材料的电化学分析方法及技术的研究现状和发展趋势也作了适当的介绍。
　　《碳纳米材料在电分析化学中的应用》适用于电分析化学工作者、碳纳米材料科技人员等参考阅读，也适用于高等院校相关专业教师、研究生以及本科生的参考书。

目录

第1章 引论1
1.1碳材料简介1
1.1.1碳元素简介2
1.1.2传统碳材料3
1.1.3纳米碳材料6
1.2碳纳米材料的分类14
1.2.1碳纳米材料的定义14
1.2.2碳纳米材料的分类14
1.2.3碳纳米复合材料17
1.3碳纳米材料的性能24
1.3.1碳纳米材料纳米效应24
1.3.2碳纳米材料物理特性25
1.3.3碳纳米材料电学特性25
1.3.4碳纳米材料化学特性26
1.4碳纳米材料的电化学应用27
1.4.1碳纳米材料在电化学储氢、储锂中的应用27
1.4.2碳纳米材料在燃料电池中的应用28
1.4.3碳纳米材料在超级电容器中的应用29
1.4.4碳纳米材料在电化学及生物传感中的应用29
1.5电化学传感技术与碳纳米材料的发展31
1.5.1电化学及生物传感技术研究现状31
1.5.2碳纳米材料与电化学传感技术的发展方向32
参考文献34
第2章 碳纳米材料的制备38
2.1活性炭制备38
2.1.1制备原料38
2.1.2物理活化法39
2.1.3化学活化法39
2.1.4化学物理活化法39
2.1.5其它活化制备方法40
2.2碳纳米纤维的制备40
2.2.1化学气相沉积法40
2.2.2固相合成法42
2.2.3静电纺丝法42
2.2.4生物制备法43
2.3碳纳米管制备43
2.3.1电弧放电法43
2.3.2激光蒸发法44
2.3.3化学气相沉积法45
2.3.4聚合物热解法46
2.3.5其它制备方法47
2.4介孔碳制备47
2.4.1金属催化活化法48
2.4.2有机凝胶炭化法48
2.4.3模板法49
2.5石墨烯制备53
2.5.1机械剥离法55
2.5.2化学剥离法58
2.5.3外延生长法59
2.5.4氧化石墨还原法60
2.5.5溶剂热法62
2.5.6有机合成法63
2.5.7碳纳米管转化法64
参考文献65
第3章 碳纳米材料的复合及功能化68
3.1功能化碳纳米材料的类型68
3.1.1功能化碳纳米材料的起源68
3.1.2功能化碳纳米材料的分类69
3.1.3功能化碳纳米材料的结构70
3.2碳纳米材料的功能化方法74
3.2.1非共价功能化74
3.2.2共价功能化78
3.2.3掺杂功能化81
3.2.4其它功能化方法83
3.3功能化碳纳米材料的性能84
3.3.1功能化碳纳米材料的力学性能84
3.3.2功能化碳纳米材料的电学性能84
3.3.3功能化碳纳米材料的热学性能85
3.3.4功能化碳纳米材料的光学性能86
3.4碳纳米复合材料的分类87
3.4.1碳纳米/聚合物复合材料87
3.4.2碳纳米/其它纳米粒子复合材料88
3.4.3碳纳米/有机小分子复合材料90
3.4.4多维碳纳米复合材料91
3.5碳纳米复合材料的制备92
3.5.1溶液共混法92
3.5.2熔融共混法92
3.5.3原位聚合法93
3.5.4原位生长法94
3.5.5层层组装法96
3.6碳纳米复合材料的应用97
3.6.1传感分析97
3.6.2储能材料98
3.6.3生物医药100
3.6.4催化领域102
3.6.5吸附材料103
3.6.6其它应用104
参考文献105
第4章 碳纳米材料的表征111
4.1碳纳米材料表征分析的意义111
4.1.1碳纳米材料表征的重要性111
4.1.2碳纳米材料表征的特点114
4.1.3碳纳米材料表征的内容116
4.2碳纳米材料表征分析方法分类118
4.2.1碳纳米材料形貌分析118
4.2.2碳纳米材料成分分析119
4.2.3碳纳米材料结构分析120
4.2.4碳纳米材料价键分析121
4.2.5碳纳米材料表面分析121
4.3碳纳米材料形貌分析技术121
4.3.1扫描电子显微镜（SEM）121
4.3.2透射电子显微镜（TEM）123
4.3.3扫描隧道显微镜（STM）124
4.3.4原子力显微镜（AFM）126
4.4碳纳米材料成分分析技术127
4.4.1X射线能谱基本原理127
4.4.2X射线能谱测试过程128
4.4.3X射线能谱表征应用128
4.5碳纳米材料结构分析技术129
4.5.1X射线衍射法基本原理129
4.5.2X射线衍射法测试过程130
4.5.3X射线衍射法表征应用131
4.6碳纳米材料价键分析技术134
4.6.1红外光谱表征技术134
4.6.2拉曼光谱表征技术137
4.7碳纳米材料表面分析技术140
4.7.1X射线光电子能谱基本原理140
4.7.2电子能谱测试过程140
4.7.3电子能谱表征应用141
4.8碳纳米材料物理性能分析技术143
4.8.1紫外�部杉�光谱分析143
4.8.2比表面积及孔隙结构分析145
4.8.3磁学性质分析147
4.8.4光学性质分析148
4.8.5电容性能分析148
参考文献150
第5章 碳纳米材料修饰电极153
5.1碳纳米材料修饰电极的特点153
5.1.1碳纳米材料修饰电极的电催化特点154
5.1.2碳纳米材料修饰电极的电催化类型155
5.2碳纳米材料修饰电极分类156
5.2.1碳纳米管修饰电极156
5.2.2介孔碳修饰电极157
5.2.3石墨烯修饰电极158
5.2.4碳纳米复合材料修饰电极158
5.3碳纳米材料修饰电极制备159
5.3.1涂布法160
5.3.2组合法160
5.3.3共价键合法161
5.3.4聚合物薄膜法161
5.3.5吸附法161
5.4碳纳米材料修饰电极表征162
5.4.1电子显微表征技术162
5.4.2光谱表征技术163
5.4.3电化学表征技术166
5.4.4其它表征技术167
5.5碳纳米材料修饰电极研究现状168
5.5.1本征碳纳米材料修饰电极169
5.5.2碳纳米/无机复合材料修饰电极170
5.5.3碳纳米/有机复合材料修饰电极172
5.5.4碳纳米/无机�灿谢�复合材料修饰电极175
5.6碳纳米材料修饰电极发展方向177
5.6.1碳纳米材料的化学修饰178
5.6.2碳纳米材料的化学掺杂178
5.6.3碳纳米材料的表面功能化179
5.6.4碳纳米材料的潜在应用180
参考文献181
第6章 碳纳米材料在生命电分析化学中的应用186
6.1电化学生物传感器简介186
6.1.1电化学生物传感的基本原理186
6.1.2电化学生物传感的主要方法187
6.1.3电化学生物传感的研究任务188
6.1.4电化学生物传感的发展趋势188
6.2碳纳米材料的生物传感功能189
6.2.1电子传输作用189
6.2.2界面电催化作用189
6.2.3修饰物的固定作用190
6.2.4选择性作用190
6.3电化学生物传感的研究对象191
6.3.1生物小分子191
6.3.2神经递质192
6.3.3蛋白质192
6.3.4核酸194
6.3.5细胞195
6.4基于碳纳米纤维的生命电分析化学196
6.4.1生物小分子196
6.4.2神经递质197
6.4.3蛋白质197
6.4.4核酸198
6.4.5细胞199
6.5基于碳纳米管的生命电分析化学199
6.5.1生物小分子199
6.5.2神经递质200
6.5.3蛋白质200
6.5.4核酸203
6.5.5细胞204
6.6基于介孔碳的生命电分析化学205
6.6.1生物小分子205
6.6.2神经递质206
6.6.3蛋白质206
6.6.4核酸207
6.6.5细胞208
6.7基于石墨烯的生命电分析化学208
6.7.1生物小分子208
6.7.2神经递质209
6.7.3蛋白质210
6.7.4核酸211
6.7.5细胞212
参考文献213
第7章 碳纳米材料在环境电分析化学中的应用218
7.1环境电分析化学简介218
7.1.1环境电分析化学基本原理219
7.1.2环境电分析化学研究方法220
7.1.3环境电分析化学研究任务221
7.1.4环境电分析化学发展趋势222
7.2碳纳米材料的环境分析功能223
7.2.1电子传输作用223
7.2.2电催化作用224
7.2.3稳定性作用225
7.2.4选择性作用226
7.3环境电分析化学研究对象226
7.3.1重金属离子227
7.3.2无机阴离子228
7.3.3有机污染物229
7.3.4其它典型污染物231
7.4基于碳纳米管的环境电分析化学232
7.4.1重金属离子232
7.4.2无机阴离子233
7.4.3有机污染物234
7.4.4其它典型污染物235
7.5基于介孔碳的环境电分析化学237
7.5.1重金属离子237
7.5.2无机阴离子237
7.5.3有机污染物238
7.5.4其它典型污染物239
7.6基于石墨烯的环境电分析化学240
7.6.1重金属离子240
7.6.2无机阴离子241
7.6.3有机污染物242
7.6.4其它典型污染物244
参考文献245
第8章 碳纳米材料在药物电分析化学中的应用248
8.1药物电分析化学简介248
8.1.1药物电分析化学基本原理249
8.1.2药物电分析化学研究方法250
8.1.3药物电分析化学研究任务251
8.1.4药物电分析化学发展趋势252
8.2碳纳米材料的药物分析功能253
8.2.1电子传输作用253
8.2.2电催化作用254
8.2.3稳定性作用255
8.2.4选择性作用255
8.3药物电分析化学研究对象256
8.3.1抗生素类药物257
8.3.2抗病毒类药物258
8.3.3镇痛类药物258
8.3.4激素类药物259
8.4基于碳纳米管的药物电分析化学260
8.4.1抗生素类药物260
8.4.2抗病毒类药物261
8.4.3镇痛类药物262
8.4.4激素类药物263
8.5基于介孔碳的药物电分析化学264
8.5.1抗生素类药物264
8.5.2抗病毒类药物265
8.5.3镇痛类药物266
8.5.4激素类药物266
8.6基于石墨烯的药物电分析化学267
8.6.1抗生素类药物267
8.6.2抗病毒类药物268
8.6.3镇痛类药物269
8.6.4激素类药物270
参考文献272

前言/序言

材料科学前沿：高熵合金的结构、性能与设计 内容简介： 本书系统深入地探讨了高熵合金（High-Entropy Alloys, HEAs）这一材料科学领域新兴且极具潜力的分支。高熵合金的核心特征在于其组元中至少有五种以上元素以接近等摩尔比或显著比例存在，从而打破了传统合金设计中主副元素的概念，带来了前所未有的结构复杂性、独特的微观结构演变规律以及一系列超常的物理和化学性能。 本书内容结构严谨，从基础理论到前沿应用，层层递进，旨在为材料学、冶金学、物理化学以及相关工程领域的科研人员、工程师和高年级学生提供一本全面且深入的参考著作。 第一部分：高熵合金的基础理论与组成原理 本部分聚焦于奠定高熵合金理解基础的理论框架。 第一章：高熵合金的定义与历史沿革 详细阐述了高熵合金区别于传统多元合金的本质特征，追溯了自20世纪50年代初期概念提出以来，该领域的发展历程和关键里程碑。重点讨论了“高熵效应”的物理内涵，包括混合熵（Mixing Entropy）对热力学稳定性的贡献，并引入了其他关键的非理想效应，如：晶格畸变效应（Lattice Distortion Effect）、迟滞效应（Sluggish Diffusion Effect）和隧道效应（Cocktail Effect）。 第二章：热力学与相稳定性预测 深入剖析了高熵合金的相图设计原理。阐述了如何利用热力学参数，特别是混合焓（$Delta H_{mix}$）、混合熵（$Delta S_{mix}$）以及极化率（$Omega$）和$delta$参数，来预测高熵合金的宏观相结构（如单相固溶体、双相或多相结构）。详细介绍了CALPHAD（计算相图）方法在复杂高熵合金体系中的应用，包括如何构建和优化高熵合金的亚系和微系数据库。 第三章：微观结构演变与晶体学 探讨了高熵合金中原子排列的复杂性。重点分析了高熵合金晶体结构的多样性，包括面心立方（FCC）、体心立方（BCC）以及六方密堆积（HCP）结构，以及它们在不同温度和成分下的相变行为。讨论了在极端条件下（如高压、高温）晶格缺陷（位错、空位团簇）的特殊行为，以及局部有序结构（Short-Range Order, SRO）和长程有序结构（Long-Range Order, LRO）的形成机制。 第二部分：关键性能与结构-性能关系 本部分深入剖析了高熵合金所展现出的独特性能，并揭示了这些性能与其复杂微观结构之间的内在联系。 第四章：力学性能：强度、韧性与抗疲劳性 详细分析了高熵合金在室温及高温下的力学响应。阐述了高熵合金如何实现强度与韧性的协同提升——“不可能三角”的突破。重点讨论了高熵合金的加工硬化机制，包括孪晶诱导塑性（TWIP）和应变诱导相变（TRIP）在高熵体系中的新表现。对高温蠕变、断裂韧性以及长期服役下的疲劳行为进行了深入评估。 第五章：热学性能与导电性 研究了高熵合金的热导率和电学性能。解释了迟滞扩散效应如何影响电子和原子的传输过程，导致其电导率和热导率通常低于传统金属。探讨了在不同化学组分下，合金的电阻率随温度变化的规律，以及局部无序对电子散射截面的影响。 第六章：耐腐蚀性与表面工程 聚焦于高熵合金在苛刻环境下的应用潜力。分析了高熵合金中多种组分协同作用如何促进稳定、致密氧化层的形成，从而显著提高其抗氧化性、抗硫化性和耐酸碱腐蚀性能。介绍了通过表面改性技术（如激光熔覆、热喷涂）在合金表面构建高性能保护涂层的策略。 第三部分：前沿制备技术与功能化应用 本部分侧重于将理论和性能转化为实际产品的制备工艺和应用探索。 第七章：先进的制备工艺 系统介绍了制备高熵合金的各种先进方法。除了传统的铸造法（如电弧熔炼、真空感应熔炼），重点介绍了粉末冶金法（如高能球磨、放电等离子烧结/SPS）、增材制造技术（如选区激光熔化/SLM、电子束熔炼/EBM）在高熵合金制备中的优势与挑战。特别讨论了快速凝固技术（如熔纺）对形成非平衡相的控制作用。 第八章：高熵合金在极端环境下的应用 探讨了高熵合金在航空航天、核能和能源领域的具体应用案例。包括作为高性能涡轮叶片材料、抗辐照结构材料以及高温热交换器部件的潜力分析。讨论了如何根据特定应用需求，通过成分调控实现特定功能化（如磁性、催化性）。 第九章：功能化高熵合金与新兴研究方向 展望了高熵合金领域的最新研究热点。包括： 1. 高熵功能材料： 探索具有特定磁性、电学或催化活性的高熵氧化物、高熵金属间化合物。 2. 多孔/梯度高熵结构： 利用新型制备技术构建具有梯度成分或多孔结构的先进材料，以实现多功能集成。 3. 计算模拟： 密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟在高熵合金中预测原子扩散和缺陷行为的应用。 总结与展望： 本书最后总结了高熵合金领域当前面临的主要挑战，如成分设计的“组合爆炸”问题、热力学数据缺乏以及对微观结构演变机理的深入理解不足。同时，对未来高熵合金在能源存储、生物医用材料等交叉学科的应用前景进行了展望，强调了跨学科合作在推动该领域持续发展中的重要性。 本书图文并茂，包含大量结构表征数据、性能曲线和相图示例，是理解和应用高熵合金技术的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这套书的编辑功力相当深厚。我本身是做相关领域研究的，平常阅读大量的英文文献，偶尔也会接触到一些国内的学术专著。这本书在内容的组织上，逻辑性非常强，从碳纳米材料的制备方法，到其在不同电化学传感器中的构建策略，再到具体的应用案例，层层递进，清晰明了。作者们在引用文献的时候，也非常严谨，每一处引述都标明了出处，这对于做研究的人来说，是非常宝贵的。我特别欣赏书中对一些复杂原理的阐释，虽然涉及到量子力学和表面化学等专业知识，但作者们通过生动的比喻和图示，将抽象的概念具象化，使得即便是初学者也能有所理解。书中对于材料改性、表面修饰等关键技术的讲解，也相当详尽，为我提供了一些新的思路。我尝试着按照书中的一些描述，思考如何优化我的实验方案，发现确实能找到一些突破口。总而言之，这本书的学术价值很高，对于希望深入了解碳纳米材料在电分析化学领域应用的科研人员来说，绝对是一本不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，深邃的蓝色背景上，用银色的线条勾勒出复杂精巧的碳纳米管结构，让人一眼就能联想到科学的神秘与力量。我平时对新材料的应用一直很感兴趣，尤其是一些能带来颠覆性改变的科技。翻开书的目录，看到“碳纳米材料”这个词，我就知道这肯定是一本能拓展我视野的书。虽然我不是化学专业的，但书里对材料基本性质的介绍，比如它独特的导电性、巨大的比表面积以及优异的机械性能，都描述得相当清晰易懂，让我这个门外汉也能初步领略到它的魅力。书中提到的“电分析化学”这个领域，听起来就充满了应用前景，我很好奇这些小小的碳纳米材料究竟是如何在其中发挥作用的，会带来哪些前所未有的检测灵敏度和选择性。这本书的装帧也很精美，纸张的质感很好，阅读起来非常舒适，就算是在午后阳光下翻阅，也不会有刺眼的感觉。我期待着能通过这本书，了解碳纳米材料在分析检测方面的最新进展，也许还能发现一些未来科技发展的线索。

评分☆☆☆☆☆

这是一本充满了奇思妙想的书，它将我们熟悉的碳元素，通过纳米技术的精巧设计，赋予了前所未有的功能。我是一个对科技发展充满好奇心的普通读者，平时喜欢了解一些能够改变我们生活的新技术。这本书让我对“纳米”这个概念有了更深层次的认识。它不再是科幻小说里的遥不可及的幻想，而是真实存在于实验室，并正在解决实际问题的强大技术。书里对碳纳米管、石墨烯等材料的各种奇特形状和结构的介绍，就像是在描述一个微观的奇幻世界。更重要的是，它解释了这些微观世界的特性是如何被转化为宏观的实际应用的。尤其是在电分析化学这个专业领域，通过这些纳米材料，我们能实现对微量物质的超灵敏检测，这对于疾病的早期诊断、环境污染的精准追踪都意义重大。这本书的视角非常独特，它不仅展示了科学的严谨，也充满了科学家的想象力，让人读起来充满愉悦感。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大感受是，它不是一本简单的科普读物，也不是一本艰涩的学术专著，而是在两者之间找到了一个非常好的平衡点。我是一位对科学研究有初步了解的行业从业者，平时关注新兴技术的发展动向。这本书在介绍碳纳米材料的同时，并没有回避其在电分析化学应用中遇到的挑战和难题，比如稳定性、可控制备等问题，并对解决这些问题提出了相关的研究方向。这让我觉得这本书的内容非常充实，具有很高的前瞻性。它不仅仅是告诉我们“是什么”，更重要的是在探讨“为什么”和“怎么做”。书中对一些关键技术原理的解析，虽然专业性较强，但通过作者的梳理，能够帮助读者建立起一个清晰的知识框架。而且，书中提到的许多应用案例，都基于最新的研究成果，这让我能及时了解到这个领域的研究前沿。总体来说，这本书为我提供了一个了解碳纳米材料在电分析化学领域发展的系统性平台。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，我第一印象是它传递出一种严谨而又不失活力的科研氛围。我是一名在校的大学生，对化学和材料科学都有着浓厚的兴趣，一直想找一本能够系统介绍前沿材料应用的读物。这本书正好满足了我的需求。它不仅仅是罗列数据和公式，更多的是在探讨碳纳米材料的独特性能是如何被巧妙地转化为电分析化学中的强大工具的。我特别喜欢书中那些对具体实验设计和结果分析的详细描述，这让我觉得我不是在被动地接受信息，而是在参与到科学探索的过程中。书中列举的很多应用，比如在环境监测、食品安全检测、生物医药等领域的突破，都让我感到非常振奋，也让我看到了未来科技发展的无限可能。这本书的语言风格也比较平实，没有过多的华丽辞藻，但字里行间都透露着作者对这个领域的深刻理解和热情。我经常会一边阅读，一边在脑海中勾勒出相关的实验场景，这种学习方式让我觉得非常有趣。