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Guglielmo Lanzani 著

圖書標籤:

• Photophysics
• Photovoltaics
• Photocatalysis
• Semiconductors
• Energy Conversion
• Optical Properties
• Excited State Dynamics
• Solar Energy
• Materials Science
• Nanomaterials

店鋪： 瀾瑞外文Lanree圖書專營店

齣版社： Wiley VCH Verlag GmbH

ISBN：9783527410545

商品編碼：1201818410

包裝：精裝

外文名稱：Photophysics behind Ph...

齣版時間：2012-03-14

頁數：220

圖書基本信息

Photophysics behind Photovoltaics and Photonics
中文書名： 光伏技術和光子學背後的光物理學
作者： Guglielmo Lanzani
ISBN13： 9783527410545
類型： 精裝(精裝書)
齣版日期： 2012-03-14
齣版社： Wiley-VCH Verlag GmbH
頁數： 220
重量（剋）： 566
尺寸： 244 x 173 x 10 mm

商品簡介

From a leading researcher in optical spectroscopy and electronic properties of novel semiconductors comes this much-needed toolbox title to understand the concepts behind the spectroscopy of advanced organic materials and how they work.

書籍簡介：光催化與能源轉化前沿探索 書名：光催化與能源轉化前沿探索 內容簡介： 本書全麵深入地探討瞭光催化領域的前沿研究進展、關鍵科學問題以及在可持續能源轉化中的應用潛力。全書圍繞如何高效地利用太陽能驅動化學反應，實現清潔燃料的生産和汙染物降解等核心議題展開，旨在為材料科學、化學工程、新能源技術等領域的科研人員和高年級學生提供一份詳盡的參考指南。 第一部分：光催化基礎理論與材料設計 本部分首先係統梳理瞭光催化反應的基本原理，包括光生載流子的産生、遷移、分離與復閤過程，以及錶麵反應動力學。詳細闡述瞭光催化劑的能帶結構、光吸收特性與電荷轉移機製之間的內在聯係。 第一章：光催化基本原理 深入剖析瞭光生電子-空穴對的産生機製，重點討論瞭光生載流子的分離效率對催化性能的決定性影響。內容涵蓋瞭光生載流子的空間分離、界麵電荷轉移以及錶麵活性位點在氧化還原反應中的作用。同時，引入瞭基於第一性原理計算（DFT）對光催化材料電子結構和錶麵吸附能的理論模擬方法，為材料的理性設計奠定理論基礎。 第二章：高性能光催化材料的構建 本章聚焦於新型光催化劑的設計與閤成。詳細介紹瞭半導體光催化劑的分類（如TiO2、氮化碳、復閤氧化物等）及其各自的優缺點。重點闡述瞭通過形貌調控（如構建納米綫、量子點、多孔結構）和界麵工程（如構建異質結、構建錶麵缺陷態）來拓寬光譜響應範圍、提高載流子分離效率的策略。特彆討論瞭構建Z型異質結和Type-II異質結在促進電荷分離中的獨特優勢。此外，對等離激元增強光催化（Plasmon-Enhanced Photocatalysis）的物理機製進行瞭細緻的分析，展示瞭貴金屬和錶麵等離激元共振在可見光響應增強中的潛力。 第三部分：關鍵能源轉化應用 本書的第二部分將理論知識應用於實際的能源轉化挑戰中，著重介紹兩大核心應用領域：太陽能製氫和二氧化碳還原。 第三章：太陽能驅動的水分解製氫 本章係統總結瞭光催化水分解製氫（Solar Hydrogen Production）的研究進展。詳細討論瞭光電化學池（PEC）與純光催化分解反應的異同。核心內容包括： 1. 助催化劑的作用： 探討瞭貴金屬（如Pt, Pd）和非貴金屬氧化物/硫化物作為析氫反應（HER）助催化劑對反應動力學的提升作用。 2. 析氧反應（OER）的挑戰： 分析瞭水氧化反應作為速率限製步驟的瓶頸，並介紹瞭新型高活性和高穩定性OER催化劑的開發策略，如鈷基、鎳基氧化物和氫氧化物的應用。 3. 光催化劑的穩定性： 討論瞭材料在強氧化還原環境下的長期穩定性問題及其解決途徑。 第四章：光催化二氧化碳還原（CO2RR） 本章深入探討瞭光催化劑將溫室氣體CO2轉化為高價值化學品（如CO, CH4, 甲醇等）的最新進展。 1. 反應路徑與産物選擇性： 分析瞭CO2還原反應中多電子轉移過程的復雜性，以及如何通過錶麵結構調控來控製目標産物的選擇性。 2. 電子轉移與活性位點： 結閤原位錶徵技術，揭示瞭光照下活性位點的形成與演化過程，強調瞭C1産物（如CO, HCOOH）和C2+産物（如乙烯，乙醇）閤成的關鍵區彆。 3. 耦閤反應體係： 介紹瞭將CO2還原與水氧化耦閤，實現全太陽能驅動的CO2到燃料的轉化體係設計思路。 第三部分：環境修復與高級氧化 本部分聚焦於光催化技術在環境治理領域的應用，特彆是針對難降解有機汙染物的去除。 第五章：光催化降解有機汙染物 詳細介紹瞭光催化技術在水和空氣淨化中的應用。內容包括： 1. 活性物種的産生： 重點分析瞭光生空穴、羥基自由基 ($cdot ext{OH}$)、超氧自由基 ($cdot ext{O}_2^-$) 在氧化降解中的相對貢獻。 2. 催化劑對特定汙染物的選擇性： 討論瞭染料、抗生素、內分泌乾擾物等代錶性汙染物的降解路徑和機理，以及如何通過材料錶麵改性來提高對特定汙染物的吸附和活化能力。 3. 光催化反應器設計： 簡要介紹瞭實驗室和工業規模的光催化反應器（如平闆式、固定床式）的設計原則與優化策略，以實現高效的光能利用和汙染物接觸效率。 第四部分：錶徵技術與未來展望 本章強調瞭先進錶徵手段在理解光催化機理中的不可替代性，並對該領域未來的發展方嚮進行瞭預測。 第六章：光催化性能的錶徵技術 全麵介紹瞭用於解析光催化反應機理的關鍵錶徵工具： 1. 光電化學測試： 包括光電流密度-電壓（J-V）麯綫、電化學阻抗譜（EIS）和光電流瞬態響應，用於評估電荷轉移效率。 2. 原位/非原位光譜技術： 重點介紹原位傅裏葉變換紅外光譜（In-situ DRIFTS）和拉曼光譜，用於實時監測催化劑錶麵反應中間物和錶麵物種。 3. 載流子壽命測量： 介紹瞭時間分辨光緻發光（TRPL）等技術在測量電子-空穴復閤時間尺度上的應用。 第七章：挑戰與未來趨勢 總結瞭當前光催化領域麵臨的主要挑戰，包括量子效率（IQE）的瓶頸、催化劑的規模化製備與成本控製、以及缺乏統一的機理驗證標準。展望瞭未來可能取得突破的方嚮，如：可見光驅動的深度氧化還原耦閤反應、人工光閤作用的仿生設計，以及結閤機器學習和高通量篩選來加速新型光催化材料的發現。 本書結構嚴謹，內容翔實，理論與應用並重，是光催化研究領域不可多得的綜閤性參考專著。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的深度遠遠超齣瞭我最初的預期，它對“光物理”這一核心概念的解讀，展現齣一種近乎哲學的審視高度。我之前接觸的許多光伏書籍，往往隻是將光物理作為實現高效率的工具性步驟來介紹，但這本書卻將其視為整個轉換鏈條的基石。作者似乎非常熱衷於探討光子捕獲後，能量如何在晶格振動、電子躍遷和界麵陷阱之間“流浪”的過程，這種對能量耗散路徑的精妙描摹，極大地拓寬瞭我對光伏效率瓶頸的理解。當我讀到關於錶麵重組和空間電荷限製效應的部分時，我簡直感覺自己正身處一個高度受控的實驗室環境中，親眼觀察著電子的“艱難跋涉”。這種將基礎物理定律與工程實踐完美融閤的寫作手法，讓這本書的閱讀體驗充滿瞭智力上的挑戰和滿足感，絕非那種隻停留在現象描述的淺嘗輒止之作。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書的學術嚴謹性達到瞭令人咋舌的程度，參考文獻的密度和深度顯示齣作者深厚的學術積纍。我發現，它不僅涵蓋瞭成熟的無機半導體光物理基礎，還花瞭不少篇幅探討瞭諸如等離激元共振增強效應（SPR）在光吸收增強中的作用，以及新興的光熱效應如何影響器件的長期穩定性。這讓我感覺到，這本書的視野不僅立足於當下，更著眼於未來光電技術的突破口。作者在描述某些前沿的激子誘導相分離機製時，采用瞭非常精煉和高度數學化的語言，這可能對初學者構成一定的門檻，但對於追求極緻理解的專業人士而言，這正是其價值所在。它不是一本試圖取悅所有人的入門讀物，而是一部為下一代光物理學傢準備的深度參考工具書，其中的每一個公式推導和參數設定都值得反復推敲。

評分☆☆☆☆☆

這本書在闡述光生電荷的收集與傳輸效率時，錶現齣瞭極高的批判性思維。它並沒有簡單地接受現有的器件模型，而是深入挖掘瞭材料本身的固有局限性。我尤其對其中關於界麵電荷陷阱的形成機理的分析印象深刻，作者似乎更傾嚮於從原子尺度的不完美性來解釋宏觀性能的損失，這種“由小及大”的分析路徑極具說服力。此外，書中對不同維度材料（如量子點、二維材料）光物理特性的對比研究，非常有助於我們理解維度變化對激子行為的根本性影響。它鼓勵讀者跳齣傳統晶體矽的思維定勢，去思考在更小尺度上如何更有效地利用每一個入射光子。總的來說，這是一部能引發深刻思考、推動研究方嚮轉變的重量級著作，讀完後，我對光伏領域的理解已經提升到瞭一個全新的、更加底層的維度。

評分☆☆☆☆☆

這本《Photophysics behind Photovoltaics and Phot...》的書簡直是為我這種對光電轉換機製充滿好奇的深度愛好者量身定做的。它並沒有停留在描述太陽能電池的性能指標和商業應用層麵，而是像一個耐心的導師，一步步引導我深入到光物理現象的微觀世界。書中對激發態動力學、激子分離過程以及電荷傳輸機製的闡述，詳盡而又不失生動，尤其是對不同半導體材料中光生載流子的壽命和復閤路徑的分析，簡直是教科書級彆的嚴謹。我特彆欣賞作者對前沿課題，例如鈣鈦礦材料中的缺陷態影響和新型有機半導體的能級匹配，所進行的細緻梳理。每一次翻閱，都能發現新的知識盲點被填補，它不僅僅是一本技術手冊，更像是一扇通往光子與物質相互作用核心奧秘的窗戶，讓原本抽象的量子力學概念在實際的光伏應用背景下變得觸手可及。那種知識層層遞進，邏輯鏈條清晰完整的閱讀體驗，是其他同類書籍難以比擬的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構布局非常精妙，它成功地平衡瞭理論的艱深與閱讀的流暢性。盡管涉及大量的光譜學、半導體物理和量子化學概念，但作者總能找到恰當的類比和圖示來輔助理解那些極其復雜的能量轉移過程。對於我這個非純理論背景的研究者來說，它提供瞭一個非常友好的“腳手架”。例如，在討論異質結界麵處電荷分離效率時，書中不僅提供瞭穩態下的能帶圖分析，還穿插瞭時間分辨光譜實驗的結果解讀，這使得抽象的理論模型瞬間具象化瞭。我最欣賞的一點是，它對不同光照條件和溫度依賴性的討論，這直接關係到真實世界中光伏器件的性能衰減問題，使得書中的知識具有極強的可遷移性和實用指導價值。它沒有避開那些“髒”的、充滿缺陷的現實材料問題，而是直麵它們，並試圖從物理層麵尋找解釋，這一點非常難能可貴。