环境功能材料

1功能材料设计基础1

1.1材料设计的基本概念1

1.1.1材料设计1

1.1.2材料设计的范围和层次2

1.2材料设计的发展4

1.3材料科学基础知识5

1.3.1材料科学发展概述5

1.3.2材料的物质结构基础7

1.3.3材料的晶体学结构基础13

1.4材料设计方法16

1.4.1数据库技术16

1.4.2人工智能专家系统18

1.4.3计算机模拟技术20

1.4.4量子化学与材料设计21

1.5环境功能材料及设计23

1.5.1环境问题与环境功能材料23

1.5.2环境功能材料的分类24

参考文献25

2高效电催化电极材料26

2.1电化学水处理技术及电催化基本理论26

2.1.1电化学水处理技术概述26

2.1.2电催化及电催化电极26

2.1.3半导体电化学基础36

2.2电催化电极材料的结构与性能46

2.2.1电催化电极的组成及结构46

2.2.2电催化电极表面状态与有机物的电化学转化48

2.2.3电极结构与有机污染物的电催化降解51

2.3电催化电极的制备与表征57

2.3.1PbO2电极的制备与表征57

2.3.2掺杂SnO2电极的制备与表征60

2.4电催化电极在环境工程中的应用与展望65

2.4.1电化学氧化与电化学还原66

2.4.2光电化学氧化67

2.4.3电吸附68

2.4.4电凝聚/电浮选68

2.4.5电化学消毒69

参考文献69

3高效光催化材料的设计、制备与应用71

3.1光催化基本理论71

3.1.1光催化反应机制及过程71

3.1.2光催化反应的影响因素74

3.2光催化材料的结构及性能76

3.2.1光催化剂的能带结构对性能的影响76

3.2.2光催化剂的晶体结构对性能的影响79

3.2.3提高光催化性能的途径80

3.3光催化材料的制备与表征84

3.3.1光催化材料的制备84

3.3.2光催化材料的表征86

3.4光催化材料的应用与展望92

3.4.1废水处理92

3.4.2空气净化92

3.4.3贵金属的提取回收93

3.4.4光催化材料的抗菌作用93

3.4.5光催化分解水制氢94

3.4.6光催化材料存在的问题与展望94

参考文献95

4用于湿式氧化技术的功能催化剂的设计与制备97

4.1湿式氧化用催化剂97

4.2湿式氧化用催化剂的分类97

4.2.1均相催化剂97

4.2.2非均相催化剂99

4.3湿式氧化用催化剂的设计101

4.3.1活性组分的设计102

4.3.2催化剂载体的设计103

4.3.3催化剂的稳定性设计105

4.4用于湿式氧化中催化剂的制备107

4.4.1沉淀法108

4.4.2浸渍法109

4.5催化湿式氧化动力学模型方面的研究111

4.5.1机理模型111

4.5.2经验模型112

4.5.3半经验模型112

4.6湿式氧化用催化剂的应用113

参考文献113

5吸附材料及其在环境污染物去除中的应用120

5.1吸附的基础理论120

5.1.1吸附的概念120

5.1.2吸附的作用力122

5.1.3固-气界面的吸附124

5.1.4固-液界面的吸附127

5.2吸附材料的一般性质与表征131

5.2.1吸附材料的分类131

5.2.2吸附材料的物理性质及表征132

5.3吸附剂134

5.3.1活性炭134

5.3.2吸附树脂137

5.3.3硅胶141

5.3.4沸石分子筛143

5.3.5活性氧化铝145

5.3.6硅藻土146

5.3.7甲壳素类吸附剂147

参考文献147

6电磁污染控制材料149

6.1电磁波谱及危害概述149

6.1.1电磁波谱149

6.1.2电磁对人体的危害150

6.1.3电磁干扰154

6.1.4电磁波泄漏155

6.1.5电磁辐射防护方法155

6.2电磁波屏蔽材料155

6.2.1电磁屏蔽机理156

6.2.2电磁屏蔽材料158

6.3电磁波吸收原理及吸收材料163

6.3.1电磁波吸收原理163

6.3.2电磁波吸收材料164

6.4X（γ）射线防护材料的设计及其制备168

6.4.1X（γ）射线防护材料的屏蔽原理168

6.4.2对X（γ）射线防护材料的要求与确定170

6.4.3X（γ）射线防护材料及其制备170

6.5紫外辐射及其控制172

6.5.1紫外辐射的危害172

6.5.2紫外辐射控制材料173

6.6红外辐射及其控制176

6.6.1红外辐射控制原理176

6.6.2红外辐射控制材料177

6.7电磁污染控制材料的应用178

6.7.1军用178

6.7.2电子仪器保护178

6.7.3个人防护179

参考文献179

7噪声污染控制材料181

7.1噪声危害及控制181

7.1.1噪声危害181

7.1.2噪声控制的基本方法184

7.2吸声材料及其应用186

7.2.1多孔吸声材料186

7.2.2共振吸声结构材料188

7.3隔声材料及其应用189

7.3.1隔声墙190

7.3.2隔声罩190

7.3.3隔声屏191

7.3.4隔声间191

7.4消声材料及其应用192

7.4.1阻性消声器192

7.4.2抗性消声器193

7.4.3阻抗复合消声器194

7.4.4微穿孔板消声器194

7.4.5有源消声器195

7.5阻尼减振材料196

参考文献199

8新型环境替代材料200

8.1氟氯烃制冷剂的更新替代200

8.1.1氟氯烃制冷剂的特点及其危害200

8.1.2氟氯烃制冷剂的替代201

8.1.3新型制冷剂的应用与展望203

8.2无磷洗涤剂203

8.2.1洗涤剂与环境203

8.2.2无磷助洗剂的种类204

8.2.3无磷洗涤剂的应用与展望206

8.3石棉替代材料207

8.3.1石棉的特点及其危害207

8.3.2石棉替代材料的种类207

8.3.3石棉替代材料的应用与展望209

8.4绿色包装材料210

8.4.1包装材料与环境210

8.4.2绿色包装材料的基本概念和特征210

8.4.3绿色包装材料的加工处理技术分类211

8.4.4绿色包装材料的原料分类212

8.4.5绿色包装材料的应用与展望215

8.5生物可降解塑料215

8.5.1塑料与生态环境215

8.5.2生物降解塑料的基本概念和特征216

8.5.3生物降解塑料的分类217

8.5.4生物降解塑料的应用与展望219

8.6绿色建材220

8.6.1建材与环境220

8.6.2绿色建材的基本概念和特征221

8.6.3绿色建材的分类221

8.6.4绿色建材的应用与展望226

参考文献227

9能源技术与功能材料229

9.1太阳能电池用功能材料229

9.1.1太阳能电池的基本理论229

9.1.2太阳能电池材料的分类230

9.1.3光电动势材料与性能230

9.1.4太阳能电池的应用与展望235

9.2燃料电池用功能材料236

9.2.1燃料电池的分类236

9.2.2质子交换膜燃料电池用功能材料237

9.2.3固体氧化物燃料电池用功能材料240

9.2.4熔融碳酸盐燃料电池用功能材料244

9.2.5碱性燃料电池用功能材料244

9.2.6磷酸燃料电池用功能材料246

9.2.7微生物燃料电池用功能材料247

9.2.8燃料电池的应用与展望248

9.3极压抗磨材料与节能降耗249

9.3.1摩擦化学反应的基本原理249

9.3.2润滑油及润滑油添加剂251

9.3.3极压抗磨添加剂253

9.3.4表面修饰稀土化合物极压抗磨添加剂的制备257

9.3.5极压抗磨材料的发展前景259

9.4磁流体发电与纳米磁流体材料的设计与制备259

9.4.1磁流体发电的原理及特点260

9.4.2磁流体发电的分类260

9.4.3纳米磁流体材料的设计与制备261

9.4.4纳米磁流体的应用与展望263

参考文献263

　　本书从功能材料的结构、性能、加工、使用出发，全面阐述环境工程领域中一些环境净化材料、环境修复材料、环境替代材料的设计、制备、性能与应用等。　　本书全面而系统地介绍了功能材料设计基础、高效电催化电极材料、高效光催化材料等内容。本书对作者近十年来包括国家发明奖在内的多项科研成果进行了系统的总结，具有较强的先进性和实用性。　　本书共分9章，全面而系统地介绍了功能材料设计基础、高效电催化电极材料、高效光催化材料、湿式催化氧化材料、吸附材料、电磁污染控制材料、噪声污染控制材料、新型环境替代材料、能源技术与功能材料的内容。本书对作者近十年来包括国家发明奖在内的多项科研成果进行了系统的总结，具有较强的先进性和实用性。　　本书可供环境科学与环境工程等领域的技术人员、材料科学工作者及管理人员参考，也可供高等院校相关专业本科生及研究生参阅。