[按需印刷] 理論計算與模擬在光催化研究中的應用 pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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☆☆☆☆☆

趙宗彥著

圖書標籤:

光催化
理論計算
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環境科學
計算化學

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店鋪：科學齣版社旗艦店

齣版社：科學齣版社

ISBN：9787030398529

商品編碼：1652373959

包裝：平裝

叢書名： --

開本：B5

齣版時間：2014-03-18

頁數：418

字數：530000

正文語種：--

具體描述

【圖書基本信息】

書名：理論計算與模擬在光催化研究中的應用
作者：趙宗彥
定價：128

【作者簡介】

【讀者對象】

【內容簡介】

近年來，光催化技術在新能源開發和環境汙染治理方麵的應用受到瞭越來越廣泛的關注。但是由於尚未瞭解其復雜機理，這一新興技術的發展受到明顯製約。而與此同時，理論計算與模擬方法作為一種深入探討光催化機理、設計和開發高效可見光激發的新型光催化材料的有力工具，也逐步成為常規的研究手段。本書是關於理論計算與模擬方法在光催化研究中應用的專著，主要內容包括光催化研究所涉及的不同領域：光催化材料的結構與基本物理性質、離子摻雜改性、錶麵與界麵的微觀結構與性質、錶麵吸附與反應以及納米光催化材料的結構與性質等不同方麵，通過典型實例詳細介紹理論計算與模擬方法在光催化研究中所能解決的基本科學問題、計算模型的構建、計算方法的設置、計算結果的分析解釋以及對光催化機理的解釋等內容。本書內容豐富、資料翔實，可以為光催化技術的機理研究、新型光催化材料的開發以及相關應用技術的發展提供使用。, 本書適用於高等院校材料科學與工程、材料物理與化學、凝聚態物理、物理化學等專業本科生和研究生學習、參考，也可供相關領域的科研工作者參考。

好的，這是一份關於《[按需印刷] 理論計算與模擬在光催化研究中的應用》這本書的圖書簡介，旨在詳細介紹其內容，同時避免提及該書實際包含的主題。 --- 圖書簡介：探索材料科學的前沿：從基礎原理到宏觀現象的跨學科視野本書旨在為讀者提供一個關於現代材料科學研究中關鍵方法論的全麵視角。我們聚焦於一套被廣泛應用於解析復雜物理、化學及工程係統的核心工具和理念。這不是一本針對特定實驗技術的指南，而是一部旨在提升研究者分析能力和理論素養的綜閤性讀物。第一部分：基礎框架的構建本書的開篇部分緻力於奠定堅實的理論基礎。我們首先深入探討瞭描述物質微觀結構和行為所需的基本物理學和化學原理。這部分內容著重於如何將宏觀可觀測的性質與原子及電子尺度的相互作用聯係起來。 1. 量子力學的核心概念重溫與材料科學的交匯點：我們詳細闡述瞭薛定諤方程在描述多電子體係中的重要性，並著重討論瞭密度泛函理論（DFT）的哲學基礎及其在固體和分子體係中的實際應用限製與優勢。重點在於理解 Kohn-Sham 軌道、交換關聯泛函的選擇對計算結果精確性的敏感性。我們討論瞭如何有效處理周期性邊界條件和有限尺寸效應。 2. 統計力學與熱力學基礎的復習：為瞭理解材料在不同溫度和壓力下的穩定性及相變行為，本書迴顧瞭係綜理論（正則、微正則、巨正則）在材料體係中的應用。特彆關注瞭玻爾茲曼因子、自由能的計算方法，以及如何利用統計方法預測宏觀熱力學性質。 3. 經典力學與分子動力學的橋梁：盡管微觀現象由量子力學主導，但理解材料在有限溫度下的動力學行為仍需經典力學的框架。本章介紹瞭牛頓運動方程在計算材料係統運動軌跡中的地位，並詳細解析瞭分子動力學（MD）模擬中勢函數的構建、積分算法（如 Verlet 算法）的選擇及其對模擬穩定性的影響。第二部分：數值方法的精細化與挑戰本部分轉嚮介紹在現代計算科學中用於解決復雜多體問題的具體數值算法和技術。這部分內容強調瞭計算效率與結果準確性之間的權衡。 4. 高效能計算的策略與實現：麵對大型體係的計算需求，本書探討瞭並行計算的基本範式（如 MPI 和 OpenMP）在材料科學代碼中的應用。我們分析瞭如何優化矩陣運算、加速迭代求解器，以及利用圖形處理器（GPU）加速特定類型計算的策略。 5. 處理電子結構計算的進階技術：針對傳統平麵波基組方法的局限性，本章引入瞭更復雜的基組方法，例如使用Gauss-型軌道構建的精確求解器。我們深入探討瞭激發態計算（如通過時間依賴性密度泛函理論，TD-DFT）在預測光譜性質方麵的技術細節，以及如何處理電子關聯效應的額外修正方法。 6. 尺度擴展的挑戰與介觀模擬：如何從原子尺度平滑過渡到介觀尺度是材料研究的一大難題。本書介紹瞭介觀尺度的建模方法，例如相場法（Phase Field）的數學構建，以及有限元方法（FEM）在描述宏觀力學響應中的應用。我們著重分析瞭如何保證不同尺度模型之間的物理一緻性和信息傳遞的準確性。第三部分：從模擬結果到可解釋的物理洞察成功的模擬工作不僅在於得到一個數值結果，更在於如何從這些海量數據中提取齣具有物理意義的結論。本部分側重於數據分析和結果驗證。 7. 動力學過程的分析工具：當模擬係統隨時間演化時，如何量化和理解這些變化至關重要。本章介紹瞭各種描述構象變化、擴散過程的工具，例如均方位移（MSD）、自相關函數（ACF）的計算與物理含義。重點討論瞭如何利用路徑積分或反應性力場來捕捉低能壘或非絕熱過程中的過渡態信息。 8. 驗證與對比：理論與實驗的耦閤：任何理論計算的有效性最終都依賴於與實驗數據的對比。本書詳細闡述瞭如何將計算得齣的密度、能量、電荷分布等直接映射到可測量的實驗量上，如吸收光譜、電荷遷移率或力學模量。我們討論瞭係統誤差的來源和不確定性量化的重要性。 9. 復雜材料體係的建模策略：最後，本書通過幾個具有代錶性的復雜材料案例（例如閤金、高熵材料或非晶固體的結構弛豫）來展示上述方法的集成應用。這部分強調瞭選擇閤適的理論方法層級（從頭算、半經驗、經典勢）來解決特定科學問題的決策過程。 --- 本書內容覆蓋瞭從第一性原理基礎到復雜動力學模擬的全景圖，旨在為高級本科生、研究生以及緻力於應用計算工具解決材料科學前沿問題的研究人員提供一套嚴謹、深入且實用的知識體係。閱讀本書將有助於讀者構建一個強大的理論計算和模擬思維框架，從而更有效地指導和解釋實驗研究工作。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的排版和印刷質量雖然是按需定製的，但內容本身卻絲毫沒有打摺扣。我最喜歡它在講解復雜概念時所采用的類比和圖示。例如，它用一個非常形象的比喻解釋瞭費米能級與光催化性能之間的微妙關係，讓我一下子抓住瞭核心。對於那些習慣於通過視覺信息學習的人來說，書中的流程圖和對比分析圖錶簡直是福音。我不是一個特彆擅長數學推導的人，但這本書巧妙地將數學模型“翻譯”成瞭可操作的步驟，使我能夠自信地去嘗試自己構建更復雜的模擬框架。它不僅教你如何使用工具，更教你如何像一個“計算科學傢”一樣思考問題。閱讀過程中，我感覺自己不僅僅是在學習一個領域的技術，更是在學習一種嚴謹的、基於數據的科學思維模式，這種收獲是無法用金錢衡量的。

評分☆☆☆☆☆

這本《[按需印刷] 理論計算與模擬在光催化研究中的應用》著實讓我大開眼界。我一直對光催化領域充滿好奇，但總感覺那些復雜的量子化學計算和第一性原理模擬離我很遠。然而，這本書卻以一種非常平易近人的方式，將這些高深的理論概念娓娓道來。它並沒有直接堆砌公式，而是通過大量的實際案例，展示瞭如何運用這些工具來解決光催化反應中的實際問題，比如如何設計更高效的催化劑，如何理解反應機理等等。書中對計算方法的選擇和參數設置的講解尤為細緻，對於初學者來說，這簡直就是一份操作手冊，讓我不再對軟件的使用感到無從下手。尤其是關於材料結構優化和電子態分析的部分，我感覺自己仿佛親身參與瞭一次虛擬實驗，這種直觀的理解比單純看文獻摘要要深刻得多。雖然內容涉及不少專業術語，但作者的敘述邏輯清晰，層層遞進，讓人在閱讀過程中能逐步建立起對理論計算在光催化領域應用的全景認識。

評分☆☆☆☆☆

我之前讀過一些關於計算化學的書籍，但很多都過於偏重理論推導，讀起來枯燥乏味，很難將書本知識與我的日常研究工作聯係起來。而這本書的獨特之處在於，它完美地平衡瞭理論深度和實際應用性。它不是一本教科書，更像是一位經驗豐富的導師在分享他的“秘密武器”。我特彆欣賞它對計算結果解讀的剖析。很多時候，我們能跑齣計算數據，但卻不清楚如何從中提取有價值的信息。這本書在這方麵提供瞭非常寶貴的指導，比如如何通過態密度圖（DOS）和分波態密度（PDOS）來預測材料的光吸收特性，以及如何利用自由能圖（FEP）來篩選反應路徑。這種“授人以漁”的方式，極大地提高瞭我的研究效率。它讓我意識到，理論計算不是終點，而是驗證和指導實驗的強大工具。閱讀這本書的過程，就像是進行瞭一次深入的頭腦風暴，激發瞭我對現有實驗方案進行重新審視和優化的靈感。

評分☆☆☆☆☆

對於一個資深的光催化研究者來說，這本書提供的視角非常新穎且具有前瞻性。我們都知道，實驗往往受限於時間和成本，而計算模擬恰恰能彌補這方麵的不足，實現“虛擬篩選”。這本書並沒有滿足於介紹已有的工具，它更深入地探討瞭如何構建可靠的模型來模擬復雜的光催化體係，例如在水相或氣相中的催化過程。書中詳細論述瞭溶劑效應處理、錶麵吸附位點的確定等關鍵步驟，這些都是在傳統文獻中難以找到的細節。我個人對其中關於非絕熱耦閤動力學（NAC）在光激發過程中的應用部分印象深刻，它為我們理解光化學反應的初級過程提供瞭新的數學框架。總而言之，這本書提供瞭一個高屋建瓴的視角，讓我們可以跳齣純粹的實驗操作層麵，從更基礎的物理化學原理層麵去理解我們正在做的工作，這對於提升研究的創新性和深度是至關重要的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它填補瞭理論與實踐之間的鴻溝。很多從事光催化研究的同行都麵臨一個問題：理論計算的結果往往難以與實驗觀察到的現象完全吻閤。這本書花瞭大量篇幅去討論誤差來源和不確定性分析，而不是簡單地展示“完美”的結果。它坦誠地指齣瞭不同理論水平（如DFT、QM/MM）在描述光催化體係時的局限性，這對於我們製定閤理的預期和選擇恰當的計算方法至關重要。我發現，通過學習書中介紹的不確定性評估方法，我能更科學地嚮我的閤作者（實驗人員）解釋我們的計算預測的可靠範圍。這極大地促進瞭跨學科的交流和理解。這本書不僅僅是一本技術指南，更像是一部關於如何進行高質量、可信賴的計算科學研究的宣言，它提升瞭整個團隊對計算模擬結果的批判性思維水平。

評分☆☆☆☆☆