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| 內容簡介： |
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《能源材料化学》为辽宁省战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系建设项目系列教材之一，以材料科学已经建立的微观特性和宏观规律的理论为基础，选取当今社会典型能源材料与化学中的相关理论进行介绍。本教材首先介绍了材料化学基本概念和原理，之后围绕电化学储能材料、太阳能电池材料、液流电池材料、氢能源材料等新能源材料以及与能源相关的催化材料、磁性材料，系统介绍相关化学理论和关键技术。本书可作理工科或综合性大学能源动力类、材料类、化学类等相关专业的本科生和研究生教材，也可用作从事能源材料与化学研究与应用的技术人员的参考书。
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| 目錄：
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第1章绪论001
学习目标001
1.1材料科学与化学001
1.2能源材料及其分类002
1.3能源材料化学及其特点003
知识拓展003
本章小结004
复习思考题004
参考文献004
第2章材料化学基础005
学习目标005
2.1材料学基础005
2.1.1晶体结构与缺陷005
2.1.2非晶材料010
2.1.3准晶012
2.1.4相变013
知识拓展015
2.2化学热力学基础015
2.2.1基本概念015
2.2.2热力学基本定律017
知识拓展019
2.3化学反应的基本原理019
2.3.1化学反应的方向和限度019
2.3.2化学反应速率021
知识拓展022
2.4材料电化学基础023
2.4.1电解质及其溶液023
2.4.2电化学系统024
2.4.3能斯特方程026
2.4.4电化学反应的速率027
知识拓展028
本章小结028
复习思考题028
参考文献029
第3章电化学储能材料030
学习目标030
3.1电化学储能器件种类030
知识拓展030
3.2电化学储能器件的基本参数031
知识拓展032
3.3锂离子电池电极材料033
3.3.1锂离子电池负极材料033
3.3.2锂离子电池正极材料034
知识拓展035
3.4钠离子电池电极材料035
3.4.1钠离子电池负极材料036
3.4.2钠离子电池正极材料036
知识拓展038
3.5钾离子电池电极材料038
3.5.1钾离子电池负极材料039
3.5.2钾离子电池正极材料039
知识拓展041
3.6锌离子电池电极材料041
3.6.1锌离子电池负极材料042
3.6.2锌离子电池的正极材料049
知识拓展054
3.7超级电容器电极材料054
3.7.1超级电容器的储能机理与分类054
3.7.2超级电容器电极材料研究进展056
知识拓展060
本章小结061
复习思考题061
参考文献062
第4章太阳能电池066
学习目标066
4.1硅基太阳能电池067
4.1.1原理067
4.1.2评价参数069
4.1.3电池效率损失机制069
4.1.4太阳能电池用硅材料的制备072
4.1.5硅基太阳能电池的产业化076
知识拓展078
4.2薄膜半导体太阳能电池078
4.2.1非晶硅078
4.2.2硅基薄膜太阳能电池的结构与工作原理084
知识拓展090
4.3ⅢA-ⅤA族薄膜太阳能电池090
4.3.1铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池093
4.3.2CIGS薄膜光伏组件097
4.3.3CIGS薄膜太阳能电池行业现状分析098
知识拓展098
4.4新型太阳能电池098
4.4.1染料敏化太阳能电池098
4.4.2钙钛矿太阳能电池106
4.4.3量子点太阳能电池108
4.4.4有机太阳能电池110
知识拓展114
本章小结115
复习思考题115
参考文献115
第5章氧化还原液流电池材料与应用118
学习目标118
5.1氧化还原液流电池概述与发展历程118
知识拓展119
5.2液流电池工作原理120
5.2.1工作原理与电化学基础120
5.2.2液流电池性能主要参数123
5.2.3液流电池性能特点及优势125
5.2.4液流电池系统的构成125
知识拓展126
5.3液流电池的分类127
5.3.1水系无机液流电池127
5.3.2水系有机液流电池130
知识拓展131
5.4液流电池关键材料131
5.4.1电解液131
5.4.2电极材料142
5.4.3液流电池隔膜149
知识拓展152
5.5液流电池的规模应用153
知识拓展157
本章小结158
复习思考题158
参考文献160
第6章氢能源材料168
学习目标168
6.1氢能的基本概念和发展史168
6.1.1氢发展史168
6.1.2从化石燃料到氢燃料170
知识拓展172
6.2制氢技术172
6.2.1化石燃料制氢172
6.2.2可再生能源制氢176
知识拓展184
6.3储氢材料的制备与表征184
6.3.1纳米材料储氢185
6.3.2化学储氢的纳米结构氢化物190
知识拓展195
本章小结195
复习思考题195
参考文献196
第7章催化材料及其在能源领域中的应用201
学习目标201
7.1催化材料和催化作用201
7.1.1催化材料的定义201
7.1.2催化作用及其特点202
知识拓展202
7.2催化反应和催化材料分类203
7.2.1催化反应分类203
7.2.2催化材料分类204
知识拓展204
7.3固体催化剂的组成205
7.3.1主催化剂205
7.3.2共催化剂205
7.3.3助催化剂205
7.3.4载体206
知识拓展207
7.4催化材料的性能及评定207
7.4.1催化剂性能的动力学指标207
7.4.2固体催化剂的宏观结构指标210
7.4.3固体催化剂的微观结构指标211
知识拓展212
7.5常见的催化材料的制备方法212
7.5.1沉淀法212
7.5.2浸渍法213
7.5.3热分解法214
7.5.4熔融法214
7.5.5涂布法 214
7.5.6还原法215
知识拓展215
7.6催化材料在能源领域的应用215
7.6.1燃料电池215
7.6.2生物质能源转化218
7.6.3太阳能转化219
7.6.4核能转化220
7.6.5风能转化221
知识拓展222
本章小结223
复习思考题223
参考文献223
第8章磁性材料及其在能源领域中的应用225
学习目标225
8.1磁性的起源225
8.1.1电子轨道磁矩225
8.1.2电子自旋磁矩226
知识拓展227
8.2低维磁性材料的制备与表征227
8.2.1低维磁性材料的制备227
8.2.2磁性材料的表征234
知识拓展241
8.3磁性材料在能源领域中的应用242
8.3.1磁制冷材料与应用242
8.3.2磁性材料在能源领域中的其他应用247
知识拓展253
本章小结253
复习思考题254
参考文献254
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| 內容試閱：
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在当今21世纪，我们置身于一个由能源与材料共同驱动的社会发展洪流之中。从智能手机、电动汽车的普及，到可再生能源技术的革新，能源与材料已成为支撑现代社会进步不可或缺的基石。而这一系列技术飞跃的核心动力，无疑源自能源材料化学领域的深入探索与不断发展。鉴于此，我们特此推出《能源材料化学》教材，旨在为广大学习者与研究人员提供系统、全面的知识，期望它能成为探索与研究能源材料化学领域的有力助手与宝贵资源。
本书首先从能源材料的分类、能源材料化学的基本概念及特点入手，帮助读者建立对能源材料化学的基本认识；之后系统地介绍了能源材料化学所涉及的材料科学和化学方面的基础内容；最后有选择性地详细介绍了当今各种新兴能源材料(包括电化学储能材料、太阳能电池材料、液流电池材料以及氢能源材料)和两类与能源相关的重要材料（催化材料和磁性材料），使读者能够从微观角度理解能源材料的性能与行为。本书不仅可作为高等学校相关专业的基础教材，同时也为行业技术人员了解能源材料化学基础、新材料制备技术与应用前景提供了较好的参考资料。
本教材的特点如下。
系统性：本教材从基本概念出发，逐步深入，使读者能够系统地掌握能源材料化学的知识体系。
前沿性：我们引入了最新的研究成果和技术进展，使读者能够了解到能源材料化学领域的最新动态。
实用性：本教材注重理论与实践的结合，通过实例分析，使读者能够将所学知识应用于实际问题中。
本书的框架由李超制定，具体编写分工如下：第1、2章由李超编写，第3章由张明玥编写，第4章由王诗铭编写，第5章由李享容编写，第6章由肖琳编写，第7章由王淑敏编写，第8章由武英杰和林俊良编写，卢笑参与了全书的整理。
在本书的编写过程中，我们引用和参考了相关文献资料，在此向这些文献的作者表示诚挚的感谢。希望这本《能源材料化学》教材能够激发更多学生对能源材料化学的兴趣和热情，期待未来能有更多优秀的学者加入到这一领域的研究中来，共同推动能源材料化学的发展和进步。
由于编者水平有限，成稿时间仓促，书中难免存在不足之处，敬请读者提出宝贵意见。
编者
2025年1月
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