纳米材料电催化原理及应用

本书为一线教师编写而成，具有较强的实用性

本书共七章，归纳和概括了各类电催化反应的反应机理、评价参数、电催化剂分类、结构与性能之间的关系，包括电催化析氢反应、电催化析氧反应、电催化氧还原反应、电催化氮气还原反应、电催化二氧化碳还原反应、甲醇电催化氧化反应和乙醇电催化氧化反应等，并介绍了其在相关领域的应用。
本书适合电催化、电化学、催化化学、材料科学、新能源、储能等学科的研究生作为基础课程教材，也可供从事电催化及新能源相关领域科学研究和技术研发的科技工作者参考阅读。

王春霞，女，中国石油大学（北京）新能源与材料学院教师，副教授，硕士生导师，专注于纳米材料荧光传感研究

第1章电催化析氢反应（1）
1.1概述（1）
1.2电催化析氢反应机理（2）
1.3电催化析氢反应评价参数（3）
1.3.1氢吸附自由能（3）
1.3.2过电势（4）
1.3.3塔菲尔斜率和交换电流密度（4）
1.3.4稳定性（5）
1.3.5法拉第效率（5）
1.3.6电化学活性表面积（5）
1.3.7电化学阻抗谱（6）
1.3.8转换频率（6）
1.3.9氢键能（6）
1.4电催化析氢催化剂（6）
1.4.1贵金属催化剂（7）
1.4.2过渡金属催化剂（14）
1.4.3非金属纳米催化剂（19）
1.5总结与展望（24）
参考文献（25）
第2章电催化析氧反应（28）
2.1概述（28）
2.2电催化析氧反应机理（29）
2.3电催化析氧反应评价参数（30）
2.3.1过电势（30）
2.3.2塔菲尔斜率（30）
2.3.3交换电流密度（31）
2.3.4转换频率（31）
2.3.5法拉第效率（31）
2.3.6稳定性（32）
2.3.7电化学活性表面积（32）
2.3.8电化学阻抗谱（32）
2.4电催化析氧催化剂（33）
2.4.1贵金属及其化合物催化剂（33）
2.4.2过渡金属催化剂（44）
2.4.3单原子催化剂（56）
2.4.4碳材料催化剂（60）
2.5电催化析氧反应应用（64）
2.6总结与展望（64）
参考文献（65）
第3章电催化氧还原反应（69）
3.1概述（69）
3.2电催化氧还原反应机理（70）
3.3电催化氧还原反应评价参数（71）
3.3.1极化曲线（71）
3.3.2起始电位、半波电位和极限电流密度（71）
3.3.3动力学电流密度（72）
3.3.4电化学活性表面积（72）
3.3.5质量活性和比活性（73）
3.3.6塔菲尔斜率（73）
3.3.7电子转移数（74）
3.3.8过氧化氢形成百分比（74）
3.3.9转换频率（74）
3.4电催化氧还原催化剂（75）
3.4.1铂族金属催化剂（75）
3.4.2非铂族金属催化剂（78）
3.4.3单原子催化剂（81）
3.4.4碳材料催化剂（84）
3.5电催化氧还原反应应用（86）
3.5.1燃料电池（86）
3.5.2金属-空气电池（87）
3.6总结与展望（87）
参考文献（88）
第4章电催化氮气还原反应（92）
4.1概述（92）
4.2电催化氮气还原反应机理（93）
4.3电催化氮气还原反应评价参数（96）
4.3.1氨气产率（96）
4.3.2法拉第效率（96）
4.3.3稳定性（97）
4.3.4其他参数（97）
4.4电催化氮气还原催化剂（97）
4.4.1贵金属催化剂（97）
4.4.2非贵金属催化剂（105）
4.4.3非金属催化剂（112）
4.4.4金属有机框架化合物催化剂（118）
4.5总结与展望（120）
参考文献（122）
第5章电催化二氧化碳还原反应（127）
5.1概述（127）
5.2电催化二氧化碳还原反应机理（128）
5.2.1电催化二氧化碳还原为C1产物（129）
5.2.2电催化二氧化碳还原为C2及C2 产物（130）
5.3电催化二氧化碳还原反应评价参数（131）
5.3.1起始电位和过电势（131）
5.3.2电流密度和塔菲尔斜率（131）
5.3.3电化学阻抗谱（131）
5.3.4稳定性（132）
5.3.5气相色谱和核磁共振波谱（132）
5.4电催化二氧化碳还原催化剂（132）
5.4.1贵金属催化剂（132）
5.4.2过渡金属催化剂（136）
5.4.3金属有机框架化合物和共价有机框架化合物（144）
5.4.4碳材料催化剂（147）
5.5电催化二氧化碳还原反应应用（149）
5.6总结与展望（151）
参考文献（152）
第6章甲醇电催化氧化反应（155）
6.1概述（155）
6.2甲醇电催化氧化反应机理（156）
6.2.1酸性条件下反应机理（156）
6.2.2碱性条件下反应机理（157）
6.3甲醇电催化氧化反应评价参数（158）
6.3.1电化学活性表面积（158）
6.3.2质量活性和比活性（159）
6.3.3稳定性（159）
6.4甲醇电催化氧化反应催化剂（160）
6.4.1铂基纳米催化剂（160）
6.4.2钯基纳米催化剂（167）
6.4.3过渡金属催化剂（170）
6.5甲醇电催化氧化反应应用（171）
6.6总结与展望（172）
参考文献（172）
第7章乙醇电催化氧化反应（174）
7.1概述（174）
7.2乙醇电催化氧化反应（174）
7.2.1乙醇电催化氧化反应机理（174）
7.2.2乙醇电催化氧化反应特征（176）
7.2.3乙醇电催化剂表面结构效应（177）
7.3乙醇电催化氧化反应评价参数（178）
7.3.1电化学活性表面积（178）
7.3.2质量活性和面积比活性（178）
7.3.3稳定性（179）
7.3.4选择性（179）
7.4乙醇电催化氧化催化剂（180）
7.4.1铂及其合金纳米催化剂（180）
7.4.2钯及复合纳米催化剂（187）
7.4.3其他金属纳米催化剂（188）
7.5乙醇电催化氧化反应应用（189）
7.6总结与展望（190）
参考文献（191）