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书名：能源小分子的电化学转化
定价：99.8
ISBN：9787115692634
作者：王进 姚方磊 杨海朋 张成 李心驭 吴启康
版次：第1版
出版时间：2026-02
内容提要：
本书系统阐述了碳、氢、氮等关键能源小分子的电化学转化路径，涵盖基本原理、研究进展与前沿应用3个方面。本书共分五章：第 一 章介绍电化学碳循环，主要包括CO2还原反应与含碳小分子的电氧化；*章介绍电化学氢循环，主要包括析氢反应、析氧反应、氢氧化反应及其可逆反应的核心原理，以及电解槽/燃料电池设计；第三章介绍电化学碳-氮-氢循环，主要包括电催化尿素合成与电催化氨基酸合成；第四章介绍先进催化剂，主要包括高熵合金、单原子催化剂的设计与应用；第五章总结本书内容，展望未来的发展方向，并介绍国家战略与愿景。 本书适合化学、化工、材料、能源及空间科学相关领域的科研人员、工程技术人员、高年级本科生及研究生阅读。
作者简介：
王进 安徽师范大学化学与材料科学学院教授、博士生导师，主要从事无机纳米功能材料的设计调控及其在能源和环境领域的应用研究。作为第 一/通信作者在Nature Materials、Angewandte Chemie International Edition、Nature Communications、Advanced Materials等SCI收录的期刊发表五十余篇论文，获国家授权专利十余项，主持国家自然科学基金优 秀青年基金、国家重点研发计划课题等多个国 家 级项目，曾获瑞士洛桑联邦理工学院勒内·沃瑟曼教授奖。 姚方磊 安徽师范大学讲师，2023年博士毕业于南京理工大学，主要从事过渡金属单原子/多原子/团簇催化剂的可控制备、光/电催化能源小分子转化方向的教学科研工作，发表学术论文20余篇，获国家授权专利3项，获2024年中国材料研究学会科学技术奖一等奖（12/15）、2023年江苏省颗粒学会科技创新奖特等奖（4/6）。 杨海朋 深圳大学材料学院教授、博士生导师。深圳市优 秀教师，深圳市海外高层次人才（B类）。长期从事功能纳米材料制备及生物传感分析应用研究工作，已在Biosen. Bioelectron和Applied Catalysis B: Environment and Energy等SCI收录的期刊上发表论文七十余篇。获授权专利十七项（其中发明专利8项），转让专利二项。主持完成近十项国家、省、市等各级科研项目和企业合作项目，获2023年度中国食品工业协会科学技术奖三等奖（4/13）。
目录：
第1 章 电化学碳循环：减碳导向的含碳小分子电化学转化 1
1.1 电化学碳循环反应概述 1
1.1.1 科学意义 1
1.1.2 基本反应原理 2
1.1.3 性能评估指标 8
1.2 CO2 还原反应：产物路径与调控 14
1.2.1 CO2 *CO 的定向转化 17
1.2.2 CO2 *羧酸类产物的定向转化 20
1.2.3 CO2 *烃类产物的定向转化 23
1.2.4 CO2 *醇类产物的定向转化 27
1.2.5 CO2 *醛类产物的定向转化 29
1.3 含碳小分子的电氧化 31
1.3.1 CO 的电氧化 32
1.3.2 低碳烃类分子的定向电氧化 33
1.3.3 醇类分子的电氧化 37
1.3.4 醛类分子的电氧化 39
1.4 电解槽设计 43
1.4.1 H 形电解槽 43
1.4.2 流动电解槽 45
1.4.3 MEA 电解槽 48
1.4.4 横向对比与技术演进 50
1.5 挑战与展望 51
1.5.1 核心挑战 52
1.5.2 发展方向 54
参考文献 57
第2 章 电化学氢循环：*碳导向的氢析出与氢氧化 64
2.1 电化学氢循环概述 64
2.1.1 绿氢的战略地位与电化学氢循环的概念 64
2.1.2 基本反应原理 65
2.1.3 性能评估指标 67
2.2 电化学氢循环与催化剂 69
2.2.1 析氢反应 69
2.2.2 析氧反应 75
2.2.3 氢氧化反应 80
2.2.4 氧还原反应 84
2.3 电解槽/燃料电池设计 90
2.3.1 碱性电解槽/燃料电池 90
2.3.2 质子交换膜水电解槽/燃料电池 91
2.3.3 阴离子交换膜水电解槽/燃料电池 91
2.4 挑战与展望 92
参考文献 93
第3 章 电化学碳-氮-氢循环：生命过程中的能源小分子转化 100
3.1 电化学碳-氮-氢循环反应概述 100
3.1.1 科学意义 101
3.1.2 基本反应原理 101
3.1.3 性能评估指标 102
3.2 电催化尿素合成 104
3.2.1 用CO2 与N2 合成尿素 104
3.2.2 用CO2 与3 NO / 2 NO 合成尿素 106
3.2.3 用CO 与NH3 合成尿素 110
3.3 电催化氨基酸合成 112
3.3.1 以N2 或氮氧化物气体为氮源合成氨基酸 115
3.3.2 以NO3 、NO2 、硝酸等为氮源合成氨基酸 117
3.4 挑战与应用前景 118
3.4.1 技术瓶颈分析 118
3.4.2 在地球范围内的应用 119
3.4.3 在太空探索中的应用 120
参考文献 121
第4 章 先进催化剂 124
4.1 先进催化剂设计概述 124
4.2 高熵合金 126
4.2.1 高熵效应的基本概念与独特优势 128
4.2.2 多元素协同与界面效应 130
4.2.3 高熵合金在电催化反应中的应用 131
4.3 单原子催化剂 142
4.3.1 单原子催化剂的基本概念与*原子利用率 143
4.3.2 金属-载体相互作用及其对活性的调控 144
4.3.3 单原子催化剂在电催化反应中的应用 145
4.4 挑战与发展方向 155
4.4.1 规模化制备与稳定性提升 156
4.4.2 原位表征与理论模拟的深度融合 160
参考文献 162
第5 章 总结与展望 166
5.1 总结 166
5.2 发展方向 166
5.3 国家战略与愿景 169
附录 主要术语表 170
定价：99.8
ISBN：9787115692634
作者：王进 姚方磊 杨海朋 张成 李心驭 吴启康
版次：第1版
出版时间：2026-02
内容提要：
本书系统阐述了碳、氢、氮等关键能源小分子的电化学转化路径，涵盖基本原理、研究进展与前沿应用3个方面。本书共分五章：第 一 章介绍电化学碳循环，主要包括CO2还原反应与含碳小分子的电氧化；*章介绍电化学氢循环，主要包括析氢反应、析氧反应、氢氧化反应及其可逆反应的核心原理，以及电解槽/燃料电池设计；第三章介绍电化学碳-氮-氢循环，主要包括电催化尿素合成与电催化氨基酸合成；第四章介绍先进催化剂，主要包括高熵合金、单原子催化剂的设计与应用；第五章总结本书内容，展望未来的发展方向，并介绍国家战略与愿景。 本书适合化学、化工、材料、能源及空间科学相关领域的科研人员、工程技术人员、高年级本科生及研究生阅读。
作者简介：
王进 安徽师范大学化学与材料科学学院教授、博士生导师，主要从事无机纳米功能材料的设计调控及其在能源和环境领域的应用研究。作为第 一/通信作者在Nature Materials、Angewandte Chemie International Edition、Nature Communications、Advanced Materials等SCI收录的期刊发表五十余篇论文，获国家授权专利十余项，主持国家自然科学基金优 秀青年基金、国家重点研发计划课题等多个国 家 级项目，曾获瑞士洛桑联邦理工学院勒内·沃瑟曼教授奖。 姚方磊 安徽师范大学讲师，2023年博士毕业于南京理工大学，主要从事过渡金属单原子/多原子/团簇催化剂的可控制备、光/电催化能源小分子转化方向的教学科研工作，发表学术论文20余篇，获国家授权专利3项，获2024年中国材料研究学会科学技术奖一等奖（12/15）、2023年江苏省颗粒学会科技创新奖特等奖（4/6）。 杨海朋 深圳大学材料学院教授、博士生导师。深圳市优 秀教师，深圳市海外高层次人才（B类）。长期从事功能纳米材料制备及生物传感分析应用研究工作，已在Biosen. Bioelectron和Applied Catalysis B: Environment and Energy等SCI收录的期刊上发表论文七十余篇。获授权专利十七项（其中发明专利8项），转让专利二项。主持完成近十项国家、省、市等各级科研项目和企业合作项目，获2023年度中国食品工业协会科学技术奖三等奖（4/13）。
目录：
第1 章 电化学碳循环：减碳导向的含碳小分子电化学转化 1
1.1 电化学碳循环反应概述 1
1.1.1 科学意义 1
1.1.2 基本反应原理 2
1.1.3 性能评估指标 8
1.2 CO2 还原反应：产物路径与调控 14
1.2.1 CO2 *CO 的定向转化 17
1.2.2 CO2 *羧酸类产物的定向转化 20
1.2.3 CO2 *烃类产物的定向转化 23
1.2.4 CO2 *醇类产物的定向转化 27
1.2.5 CO2 *醛类产物的定向转化 29
1.3 含碳小分子的电氧化 31
1.3.1 CO 的电氧化 32
1.3.2 低碳烃类分子的定向电氧化 33
1.3.3 醇类分子的电氧化 37
1.3.4 醛类分子的电氧化 39
1.4 电解槽设计 43
1.4.1 H 形电解槽 43
1.4.2 流动电解槽 45
1.4.3 MEA 电解槽 48
1.4.4 横向对比与技术演进 50
1.5 挑战与展望 51
1.5.1 核心挑战 52
1.5.2 发展方向 54
参考文献 57
第2 章 电化学氢循环：*碳导向的氢析出与氢氧化 64
2.1 电化学氢循环概述 64
2.1.1 绿氢的战略地位与电化学氢循环的概念 64
2.1.2 基本反应原理 65
2.1.3 性能评估指标 67
2.2 电化学氢循环与催化剂 69
2.2.1 析氢反应 69
2.2.2 析氧反应 75
2.2.3 氢氧化反应 80
2.2.4 氧还原反应 84
2.3 电解槽/燃料电池设计 90
2.3.1 碱性电解槽/燃料电池 90
2.3.2 质子交换膜水电解槽/燃料电池 91
2.3.3 阴离子交换膜水电解槽/燃料电池 91
2.4 挑战与展望 92
参考文献 93
第3 章 电化学碳-氮-氢循环：生命过程中的能源小分子转化 100
3.1 电化学碳-氮-氢循环反应概述 100
3.1.1 科学意义 101
3.1.2 基本反应原理 101
3.1.3 性能评估指标 102
3.2 电催化尿素合成 104
3.2.1 用CO2 与N2 合成尿素 104
3.2.2 用CO2 与3 NO / 2 NO 合成尿素 106
3.2.3 用CO 与NH3 合成尿素 110
3.3 电催化氨基酸合成 112
3.3.1 以N2 或氮氧化物气体为氮源合成氨基酸 115
3.3.2 以NO3 、NO2 、硝酸等为氮源合成氨基酸 117
3.4 挑战与应用前景 118
3.4.1 技术瓶颈分析 118
3.4.2 在地球范围内的应用 119
3.4.3 在太空探索中的应用 120
参考文献 121
第4 章 先进催化剂 124
4.1 先进催化剂设计概述 124
4.2 高熵合金 126
4.2.1 高熵效应的基本概念与独特优势 128
4.2.2 多元素协同与界面效应 130
4.2.3 高熵合金在电催化反应中的应用 131
4.3 单原子催化剂 142
4.3.1 单原子催化剂的基本概念与*原子利用率 143
4.3.2 金属-载体相互作用及其对活性的调控 144
4.3.3 单原子催化剂在电催化反应中的应用 145
4.4 挑战与发展方向 155
4.4.1 规模化制备与稳定性提升 156
4.4.2 原位表征与理论模拟的深度融合 160
参考文献 162
第5 章 总结与展望 166
5.1 总结 166
5.2 发展方向 166
5.3 国家战略与愿景 169
附录 主要术语表 170
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