2017-02-02更新:這個Notes的大概框架以及相應的參考書

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要說2017年的夢想,我最希望做到的事情是寫一本有關電催化以及相關應用的Notes。裡面包含了最新的理論計算方面的內容(從Jens Norskov, Jans Rossmeisl, Marc Koper, Wolfgang Schmickler, A。 B。 Anderson, M。 Z。 Bazant等等大牛的文章中總結出來的)以及相關的實際應用的內容(例如鋰電池、光伏電池以及電化學感測器等等與電催化密切相關的應用方向)。

因為現在電化學的教科書中所涵蓋的還是最基本的BV方程以及相關的電化學實驗方法,對於最新的理論進展的講述是比較落伍的,因此希望自己能在這個地方做出一些自己的貢獻,順便也相當於找個地方自己總結以及提供一個與大家分享交流的平臺。

還有一點私心:我自己認為一本好的科學讀本不光要有深厚廣博的科學內容,在語言上也要做到幽默與精確並存。因此,這本書也希望能做出這個方面的一些努力。

本Notes分成三大塊內容以及每個部分的小標題:

Theoretical Foundations of Electrocatalysis

Bulk Properties

Theory of Electrolyte

Electrochemical Thermodynamics

Half-cell Potential

Nernst Equation

Diffusion & Migration

Surface Properties

Double Layer

Experimental Measurement

Inner Potential & Outer Potential & Work Function

Theory of Double Layer

Reaction Area

Adsorption

Catalytic Reaction

The surface

Physical Methods and Models widely used in Electrocatalysis

Density Functional Theory

Kinetic Monte-Carlo Methods

Micro-kinetic Modeling

Second-Order Quantization

Optimization Methods (Used for parameter fitting)

Experimental Methods in Electrocatalysis

Voltammetry

Linear Sweeping Voltammetry (LSV)

Cyclic Voltammetry (CV)

Pulse-Step Voltammetry

Polarography

EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy)

Modern Spectroscopy

LEED

XRD

IR

Raman Spectroscopy

XAS

Applications of Electrocatalysis

Fuel Cell

Solar Cell

Electrolyzer

Electrochemical Sensor

Batteries

先佔個坑,等會到學校再慢慢填坑。如果有興趣的同行可以關注一下,也可私信我咱們一起討論電催化相關的內容。

參考文獻:

關於理論表面化學一本非常全面而且很新的教材(Axel Gross是Ulm大學理論電化學研究中心的教授):

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

前Ulm大學理論電化學中心主任Wolfgang Schmickler以及其夫人Elizabeth Santos所編寫的文集,裡面有許多大牛撰文。內容偏向電化學基礎研究方面,但也有部分應用內容:

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

還是那兩口子,不過這本書相當於教材(第一版於1996年完成,當時還只有Schmickler一位作者)。其中的內容幾乎涵蓋所有電化學/電催化核心概念,不過每章都比較短,而且很像一本Notes而不是真正的Textbook,作為初學或者當工具書的話可以採用:

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

現Stanford大學的三人組(Nilsson做X射線、Petterson以及Norskov都是理論計算的,他們都屬於SLAC下的SUNCAT研究組,極強的研究實力,現在許多概念例如d-band center,volcano plot,scaling relation, Bronsted-Evans-Polanyi relation以及micro-kinetic modeling就是由Jens Norskov首先提出的):

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

介紹了當代研究異相催化/電催化的理論框架:(Norskov可謂是現在異相催化理論計算的宗師級的人物)

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

一本DFT基礎理論方面較好的參考書:

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

Borkris大神的三卷本鉅著(裡面所涵蓋的內容可以用『事無鉅細』來形容,光看標題其實就可以瞭解這本書寫的有多麼的全面,至少都是X。X。X。X這樣的。)

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

上面這本書的第一版中也有許多非常有趣的內容以及作者對電催化反應的深刻理解:

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

這本書Quantum Electrochemistry是Bockris和Khan在1976年編寫的。裡面涵蓋了1976年前用quantum mechanics處理electrocatalytic system的大量方法,值得一讀。

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

也是Bockris和Khan合著的一本書。在M。Z。Bazant的採訪中他說這是他見過的最好的一本教科書。所以在這也強烈推薦,本Notes也參考了大量上面的範例和描述。

Electrocatalysis: Theory and Applications

Electrocatalysis: Theory and Applications

德國的一位教授Vetter撰寫的電化學教科書,裡面的內容也非常的全面:

Electrocatalysis: Theory and Applications

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