具体描述
内容简介
《固体界面物理化学原理及应用》结合作者多年教学和科研实践，从固体界面物理化学原理出发，针对当今科技发展和研究的热点问题对固体表面、界面的实际应用进行介绍。书中介绍了固体表面热力学基本知识、形核与生长及生长界面动力学，并对晶体缺陷、表面结构及表面态、表面层结构及其几何特性、物理化学性质以及固体表面催化等也进行了阐述，同时在各章节中穿插介绍了当前固体表面科学原理在实际中的应用，如微弧氧化、层接层、溶胶凝胶等膜层制备方法及膜层的性能和应用等，最后介绍了典型的固体表面的研究方法。《固体界面物理化学原理及应用》可作为化学、化工、材料等与界面科学相关学科的研究生及大学高年级本科生教材，也可作为有关科研人员的参考书。
目录
第1章 固体表面热力学1．1 固体表面热力学基础
1．2 固体表面的润湿热力学
1．3 固体表面能的估算及其测量
第2章 晶核生长及电结晶动力学分析
2．1 界面形核及生长动力学
2．2 一般盐溶液中自发结晶动力学
2．3 电结晶的动力学分析
2．4 固-液界面动电现象
第3章 核壳结构与薄膜生长界面
3．1 核壳结构生长调控
3．2 薄膜形核与生长
第4章 晶体的缺陷与表面结构
4．1 晶体缺陷
4．2 晶体表面结构和本征表面态
4．3 气体化学吸附与非本征表面态
4．4 低维晶体复合材料的界面结构实例
第5章 表面层的结构性质与应用
5．1 固体表面与表面层
5．2 表层及结构模型
5．3 涂层结构及类型
5．4 表面层性质
5．5 表面层性能
5．6 表面层的性能研究实例——钛合金微弧氧化膜层的性能
第6章 固体表面催化
6．1 固体催化剂的表面结构与活性
6．2 多相催化表面区的传质与反应历程
6．3 固定化光催化剂及应用
第7章 固体表面研究方法及应用实例
7．1 表面形貌测试方法
7．2 表面原子状态分析技术
7．3 表面相组成分析
参考文献
名词索引
前言/序言
在人们目前所认识的自然界中，按物质的聚集状态（即固、液、气三种相态），不同相态物质间构成的界面可分为五类：固-气（S-g）、固-液（S-L）、固-固（S1-S2）、液-液（L1-L2）和液-气（L-g）。一般将含有气相所构成的两相界面称为表面（严格讲物质相对于真空才是表面），即S-g、L-g两类表面。界面问题其学科交叉性突出的特点导致出现了不同的界面科学类相关术语或名称，许多文献中也常常把两个不同体相间的界面称为表面，正是由于习惯的原因，人们不严格区分表面和界面的含义，表面现象和界面现象为同一内涵的术语也被大家接受了。固体界面在自然界中存在的普遍性决定了其应用的广泛性：如化学电源行业中常见的是利用电极与溶液的固-液界面将化学能直接转变为电能；表面处理行业，化学热处理中一般通过固-气界面的物理化学变化实现表面改性；利用固-固界面上的键合作用来制备表面层及复合材料等。“界面物理化学”则是研究物质在多相体系中界面的特征和界面上发生的物理与化学过程及其规律的科学。随着时代的进步，近代科学实验已充分证明，一般材料表面与体相成分有时存在很大差异。如把金属表面磨光，在空气介质中新鲜表面一旦露出，由于其表面活性很高，会很快与环境介质作用，发生吸附、氧化等作用，从而造成表面与体相的性质差异。即使在真空中金属表面也会有变化，由于金属晶体垂直表面方向上三维平移对称性被破坏，在表面附近的电子波函数不同于体相内相应处的电子波函数，即形成了新的电子态，表面原子发生弛豫重构等重排现象或形成缺陷，使得界面区域和体相之间仍有较大差异。从原子、分子水平认识和理解表、界面的结构和物理化学过程，是当前化学、化工与材料、信息、环境、生命、能源等学科的前沿问题，其丰富的研究成果促进了界面物理化学日臻完善，推动了各学科和相关行业的发展。
本书在选材上兼顾教学、科研和实际工作的需要，结合作者多年的教学和科研实践，从固体界面物理化学原理出发，针对当今科技发展和研究的热点问题对固体表面、界面的实际应用进行介绍。本书首先介绍固体表面热力学基本知识、形核与生长及生长界面动力学，并从不同角度介绍固体表面的结构及其物理化学性质、特性，使读者可以较为全面地认识固体表、界面。书中基本知识和基本规律的介绍均与实例相结合，这有助于启发读者的科研思路、建立界面观点；另外，对固体表、界面现象，如表面催化、固体表面层的结构性质、固／液界面电化学有关规律等也进行了阐述，并在此基础上，介绍了当前固体表面的实际应用，如光催化技术、等离子体液相电解沉积技术（微弧氧化）等，最后介绍了固体表面的研究方法。
本书从多学科交叉的角度，全面阐述了固体界面物理化学规律及其应用，以满足各不同学科读者的需求。另外，引入了作者的相关科研成果，体现了时代特色，更有助于读者对基本原理的理解以及对学术前沿和热点的掌握。
全书共分7章，其中第1章由姜兆华撰写，第2、3章由王志江撰写，第4章由姚忠平和李春香撰写，第5章由姚忠平撰写，第6章由李春香撰写，第7章由张丹撰写，最后由姜兆华、姚忠平统一定稿。
编书如盖楼，设计风格因人而异，代表具体内容的一砖一瓦多为他（她）人之结晶，其砖瓦如何堆砌略显编者之拙见，书中难免有不妥之处，敬请读者指正。
用户评价
我是一名在互联网行业工作的技术人员，虽然我的工作与化学不直接相关，但我一直对物质的微观世界充满好奇。我喜欢通过阅读来拓展自己的知识面，尤其对那些能够解释世界运行规律的科学书籍情有独钟。这本《固体界面物理化学原理及应用》的书名，让我联想到很多与“接触”和“结合”相关的概念，这在我的工作和生活中也经常遇到。我希望这本书能够用一种清晰、逻辑性强的方式，介绍固体界面形成的基本原理，例如原子或分子之间的相互作用力，以及这些作用力如何导致界面的形成和稳定。我也想了解不同固体界面的分类，比如晶体界面、非晶界面，以及它们在性质上的差异。关于“应用”部分，我期待它能提供一些与我们日常生活息息相关的例子，比如在材料的粘合、涂层、以及各种产品的表面处理技术中，固体界面原理是如何被应用的。如果书中能解释一些常见的材料失效机制，例如疲劳、磨损、以及它们与界面性质的关系，那将对我理解工程设计中的一些挑战非常有帮助。我希望通过阅读这本书，能够对物质世界的微观互动有一个更深刻的认识，并从中获得一些启发。
评分我是一名对物理化学抱有浓厚兴趣的自学者，虽然没有专业的学术背景，但我热爱钻研科学知识。这本《固体界面物理化学原理及应用》的书名听起来非常吸引人，它似乎能解答我在许多日常观察中遇到的与“界面”相关的问题，比如为什么肥皂水可以清洗油污，为什么有些材料容易生锈，为什么水滴在荷叶上会滚落等等。我希望这本书能用通俗易懂的语言，将复杂的物理化学原理解释清楚，让我能够理解这些现象背后的科学道理。例如，我希望书中能介绍表面活性剂的工作原理，解释它们是如何降低表面张力，从而实现乳化和清洁功能的。我也想了解金属表面的氧化过程，以及如何通过改变界面的性质来减缓腐蚀。对于“应用”部分，我希望它能与我的生活经验联系起来，例如在家庭清洁、食品加工、甚至是一些简单的科学实验中，固体界面原理是如何发挥作用的。如果书中能提供一些简单易行的家庭小实验，让我能够亲身体验和验证书中的原理，那将是非常棒的学习体验，能让枯燥的理论知识变得生动有趣，并加深我的理解。
评分作为一名材料科学的研究生，我一直致力于新型功能材料的研发，而固体界面的精确调控是实现材料性能提升的关键。在我的日常工作中，经常会遇到各种各样的界面问题，比如薄膜的生长、颗粒的团聚、不同相之间的结合等等。这些问题往往根源于界面处的物理化学行为。我之前阅读过一些关于材料科学的综述文章，里面经常会提及一些关于固体界面的理论，但总是感觉碎片化，缺乏系统性。这本《固体界面物理化学原理及应用》恰好填补了我的这一空白。我非常看重它在“原理”上的深入探讨，希望能涵盖诸如晶体生长动力学、相变原理、表面扩散、缺陷的形成与迁移等核心内容。同时，我也期望书中能介绍一些先进的计算模拟方法，例如第一性原理计算、分子动力学模拟等，它们在预测和设计固体界面性质方面起着越来越重要的作用。了解这些计算工具和方法，对于我进行理论设计和实验指导将大有裨益。此外，书中的“应用”部分，我更是充满期待。我希望它能涵盖电子材料、能源材料（如电池、催化剂）、生物医用材料等多个领域，通过具体的案例分析，展示固体界面物理化学原理是如何指导材料的创新和性能优化的。如果书中能详细介绍一些成功的应用案例，并分析其背后的科学原理，那将对我的科研工作具有极强的启发意义。
评分我是一名退休的化学工程师，拥有多年的化工生产和研发经验。虽然我已经离开了工作岗位，但对化学科学的热情丝毫未减，我喜欢阅读一些能够拓宽我视野、加深我理解的专业书籍。这本《固体界面物理化学原理及应用》的书名吸引了我，因为在我的职业生涯中，许多工艺的成功与失败都与固体界面的性质息息相关，比如催化剂的活性、吸附剂的选择性、固-液分离的效率等等。我非常好奇这本书是如何从物理化学的视角来解释这些现象的。我希望书中能详细地介绍一些经典的界面现象，例如毛细现象、润湿性、表面活化等，并给出它们背后的深刻原理。同时，我也希望能学习到一些关于固-气、固-液、固-固界面相互作用的理论模型，比如表面扩散、晶界迁移、相界面的形成能等等。这些理论知识可以帮助我更好地理解过去工作中遇到的一些看似复杂的工程问题。我更希望这本书能包含一些实际的应用案例，比如在化工过程中，如何通过调控固体界面来提高反应速率、降低能耗、或者改善产品质量。如果书中能联系一些实际的工业生产过程，比如催化剂的设计与失效、吸附剂的再生与寿命、结晶过程的控制等，那将对我来说是一笔宝贵的财富，能让我将理论知识与实践经验相结合，获得更深的感悟。
评分我是一名化学专业的本科生，最近在准备考研，所以一直在找一些能够帮助我深入理解专业知识的书籍。在浏览了不少网站和书店后，我偶然发现了这本《固体界面物理化学原理及应用》。我对固体界面这个领域一直很感兴趣，它在催化、材料科学、能源存储等诸多领域都扮演着至关重要的角色，但又不像宏观化学那样直观，需要更深入的理论指导。这本书的名字听起来就非常扎实，理论性应该很强，而且“应用”二字也表明它并非是纯粹的理论堆砌，而是与实际问题紧密相连。我特别期待它能帮我构建起一个完整的知识框架，让我能够从微观的物理化学原理出发，去理解宏观的界面现象，并最终能将这些原理应用到解决实际的科学问题上。我希望这本书能够详细地阐述各种固体界面的形成机制、能量特性、以及在不同环境下的行为规律。例如，关于表面能、表面张力、吸附理论（如Langmuir吸附、BET吸附）这些基础概念，我希望书中能有清晰的解释和深入的推导，不仅仅是给出公式，更要说明公式背后的物理意义。同时，我也希望能学习到如何利用光谱学、显微学等表征技术来研究固体界面，理解这些技术的原理以及它们如何揭示界面的结构和性质。这本书的出现，无疑为我提供了一个绝佳的学习机会，让我能够更系统、更深入地探索固体界面这一迷人的科学领域，为我未来的学术研究打下坚实的基础。
评分我是一名大学化学系教师，在教授本科生和研究生课程时，经常需要引入固体界面相关的概念。这本《固体界面物理化学原理及应用》的出现，为我提供了一个非常好的参考书和教学辅助材料。我希望书中能够系统、全面地介绍固体界面物理化学的基础理论，包括表面张力、吸附、界面扩散、晶体生长等。同时，我也期望书中能提供一些清晰的图示和生动的例子，帮助学生理解抽象的理论概念。在“应用”方面，我希望它能涵盖不同学科领域的交叉应用，例如在材料科学中如何利用界面工程来调控材料性能，在催化领域如何通过设计界面来提高催化效率，以及在环境科学中如何利用固体界面来吸附和降解污染物。我尤其看重书中是否能提供一些实验设计和数据分析的思路，让学生能够将理论知识与实验实践相结合。如果书中还能包含一些关于最新研究进展的介绍，并提供相关的文献引用，那将更有助于我保持教学内容的先进性，并引导学生进行更深入的学术探索。
评分我是一名在读博士生，研究方向是电化学能源存储，特别是锂离子电池和下一代电池技术。在我的研究中，电极/电解质界面是决定电池性能和寿命的关键因素之一。界面阻抗、界面副反应、固态电解质界面的稳定性等问题，都是我们面临的巨大挑战。我一直在寻找一本能够系统性地梳理固体界面在电化学体系中行为的书籍，而《固体界面物理化学原理及应用》似乎正是我苦苦寻找的那一本。我希望书中能够深入探讨电化学界面的一些特殊性，例如固-液界面的双电层结构、电荷转移过程、电解质在电极表面的吸附与解吸、SEI（固体电解质界面膜）的形成机制及其演变过程。我非常期待书中能有关于不同电解质（如液态电解质、聚合物电解质、固体电解质）与不同电极材料（如金属氧化物、硫化物、碳材料）界面相互作用的详细讨论。理解这些界面现象背后的物理化学原理，是开发高性能、高安全性能电池的基石。我希望书中不仅能介绍已有的理论模型，更能对一些前沿的研究方向进行展望，比如如何通过界面工程来抑制枝晶生长、提高离子传输效率、延长循环寿命等。我对书中“应用”部分尤为关注，希望能看到它如何将基础原理应用于解决实际的电池技术难题，例如如何通过界面改性来提升电池的能量密度和功率密度，或者如何通过界面设计来提高电池的循环稳定性和安全性。
评分我是一名从事表面科学研究的博士后研究员，我的研究领域涉及金属纳米颗粒的催化性能和表面修饰。在我的日常工作中，我经常需要阅读大量的文献，了解固体界面的最新研究进展。这本《固体界面物理化学原理及应用》的出现，对我来说，是一个梳理和巩固现有知识体系的绝佳机会。我希望书中能涵盖一些更具前沿性的内容，比如表面相变、表面重构、表面缺陷的电子结构，以及它们如何影响催化反应的活性和选择性。我也对书中关于新型表征技术的介绍非常感兴趣，例如扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）等，希望它们能对这些技术的原理、数据解析以及在固体界面研究中的应用进行详细阐述。对于“应用”部分，我更是充满期待，希望它能深入探讨固体界面在催化、能源、环境等领域的前沿应用，例如如何设计多相催化剂以提高原子经济性，如何利用界面工程来开发高效的太阳能电池，或者如何通过表面改性来降低污染物在材料表面的吸附。如果书中能包含一些关于界面稳定性和失效机制的讨论，那将对我的研究工作有更直接的帮助，让我能更好地理解材料在实际应用中的长期表现。
评分作为一名本科高年级学生，我对化学中的“界面”这个概念一直感到有些模糊，它不像酸碱、氧化还原那样有明确的定义和反应过程。但是，在学习了热力学、动力学以及材料科学的一些基础知识后，我逐渐意识到界面在许多化学现象中扮演着核心角色。这本《固体界面物理化学原理及应用》的出现，无疑为我提供了一个系统学习这个领域的绝佳机会。我非常期待它能从最基础的物理化学原理出发，为我构建起对固体界面的清晰认知。例如，我希望书中能深入讲解表面能的起源，如何测量表面能，以及表面能如何影响材料的稳定性、形貌和反应活性。我也想了解不同类型的固体表面，比如光滑表面、粗糙表面、缺陷表面，它们在物理化学性质上有什么区别，以及这些区别如何影响吸附、催化等过程。此外，我希望书中能介绍一些关于界面生长的理论，例如Ostwald熟化、Volmer-Weber生长模式、Frank-van der Merwe生长模式等，这些理论对于理解薄膜的制备和纳米材料的生长非常有帮助。我尤其关注书中的“应用”部分，希望它能提供一些具体的实例，比如如何在催化剂设计中利用界面效应来提高催化活性，或者如何通过调控界面来制备具有特定功能的纳米材料。这本书将是我深入理解化学世界中一个重要维度——固体界面的重要指引。
评分我是一名在读研究生，对纳米材料的合成与应用非常感兴趣。在我的研究中，纳米颗粒的表面性质以及它们之间的界面相互作用起着至关重要的作用。这本《固体界面物理化学原理及应用》的书名，让我觉得它能够系统地解答我在纳米尺度上遇到的很多界面问题。我特别期待书中能够详细介绍纳米材料的表面能量、表面形貌与尺寸效应之间的关系，以及这些因素如何影响纳米材料的溶解度、催化活性和分散稳定性。我也希望书中能探讨不同纳米颗粒之间的相互作用，例如范德华力、静电斥力、以及它们如何影响纳米颗粒的聚集行为和自组装过程。对于“应用”部分，我充满了好奇。我希望它能展示固体界面原理如何在纳米药物递送、纳米传感器、纳米催化剂的设计与制备中发挥作用。如果书中能提供一些关于如何通过调控纳米材料的界面性质来优化其应用性能的实例，那将对我未来的科研方向具有重要的启发意义。我希望能通过阅读这本书，建立起对纳米材料界面行为的深刻理解，并将其应用于我的具体研究中，从而设计出更具创新性和实用性的纳米材料。
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