光觸媒圖解 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Taoda Hiroshi

圖書標籤:

• 光觸媒
• 二氧化鈦
• 環境淨化
• 空氣淨化
• 水淨化
• 材料科學
• 納米材料
• 綠色環保
• 光化學
• 催化技術

　　近年來在媒體上頻頻曝光的光觸媒，是一種透過光産生化學作用，可以分解有害的化學物質，而且因為它的反應是無害的，可以提升環境淨化技術，因此在強調環保的21世紀，光觸媒成為值得注意的新技術。不過也有人對於光觸媒看不見的效果抱持懷疑的態度。因為光觸媒必須在光綫照射、與有害物質直接接觸的情況下纔能産生反應，而且如果沒有正確的使用方法就無法發揮效果。因此本書為瞭讓想要瞭解光觸媒的讀者能夠正確地知道光觸媒的知識，包涵瞭第一章光觸媒的特徵、第二章市麵上販售的光觸媒素材、第三章光觸媒的用途、第四章應用光觸媒的要點、第五章光觸媒的實用化商品、第六章光觸媒的研究開發與市場動嚮、第七章如何取得光觸媒評價試驗法的標準化與品質的規格化等各方麵知識。讓入門者可以一窺光觸媒的全貌，瞭解這個蘊含兆億商機的新技術。

作者簡介

土卞田博史（Taoda Hiroshi）

　　現任獨立行政法人産業技術綜閤ceramics研究部門、環境材料化學研究團長、光觸媒産品技術協議會會長。

圖書簡介：量子隧穿效應在納米材料中的應用與調控 副標題：從基礎理論到前沿器件設計的深度探索 作者： 張偉、李明、王芳 齣版社： 科學技術文獻齣版社 齣版日期： 2024年10月 --- 內容概要 《量子隧穿效應在納米材料中的應用與調控》是一部深入探討量子力學核心現象——量子隧穿效應（Quantum Tunneling Effect, QTE）在當前最前沿的納米科學和材料工程領域中如何被理解、利用和精細控製的專業學術著作。本書旨在為凝聚態物理、材料科學、半導體物理、納米電子學以及相關交叉學科的研究人員、高年級本科生和研究生提供一個全麵、深入且具有前瞻性的知識體係。 本書結構清晰，邏輯嚴謹，從量子力學的基本原理齣發，逐步過渡到宏觀效應的微觀解釋，並最終聚焦於如何通過材料設計和外部環境調控來優化隧穿行為，以服務於新一代功能器件的開發。 第一部分：量子隧穿效應的基礎理論迴顧與深化（約400字） 本部分首先係統迴顧瞭量子力學中關於波函數、薛定諤方程以及勢壘穿透概率的基本概念。重點闡述瞭WKB近似法（Wentzel–Kramers–Brillouin approximation）在處理復雜勢壘問題中的應用及其局限性。 深入探討瞭隧穿效應在不同維度體係中的錶現差異： 1. 一維勢壘穿透： 詳細推導瞭矩形勢壘、梯形勢壘和三角勢壘下的透射係數，並引入瞭時間依賴的隧穿問題。 2. 二維和三維係統中的隧穿： 討論瞭在晶格缺陷、晶界以及異質結界麵處的空間依賴性隧穿，特彆是對於二維材料（如石墨烯和過渡金屬硫化物）中電子波函數的局域化與有效勢壘的構建。 3. 多勢壘與耦閤隧穿： 分析瞭量子點陣列、超晶格結構中存在的級聯隧穿和共振隧穿現象（RHEED），這是理解當前高性能晶體管結構的關鍵。 此外，本部分還引入瞭非平衡態量子輸運理論，如Landauer-Büttiker公式，將其與費米-狄拉剋統計相結閤，為後續分析實際器件中的電流-電壓特性奠定堅實的理論基礎。 第二部分：納米材料的電子結構與隧穿勢壘的構建（約550字） 本捲是連接基礎理論與材料工程的核心部分。它聚焦於如何通過選擇和設計特定的納米材料結構，來精確塑造電子所穿越的勢壘形態。 1. 能帶工程與有效質量： 詳細分析瞭半導體閤金、應變矽以及III-V族半導體中，通過摻雜和晶格應力如何改變電子的有效質量（$m^$）和能帶錯位，從而直接影響隧穿概率。 2. 界麵物理與勢壘的銳化： 深入研究瞭金屬-絕緣體-半導體（MIS）結構中，界麵態密度、界麵陷阱對隧穿電流的散射和耗散作用。特彆關注瞭超薄氧化物層（如$HfO_2$, $Al_2O_3$）的原子級生長控製技術，及其對柵極介質隧穿漏電的影響機製。 3. 二維材料的零質量/狄拉剋電子隧穿： 專門闢章討論瞭石墨烯和拓撲絕緣體中，由於其綫性色散關係導緻的獨特隧穿特性，如無質量狄拉剋費米子的隧穿概率與能量的綫性關係，以及如何利用外加電場來調控其隧穿閾值。 4. 局域化與量子限製效應： 闡述瞭納米晶體、量子綫和量子點結構中，由於尺寸量子化導緻的能級離散化，如何將原本連續的隧穿過程轉化為局域化的能級間躍遷，從而實現對隧穿過程的“開關”控製。 第三部分：隧穿效應在先進電子器件中的應用與前沿器件設計（約550字） 本部分將理論和材料知識轉化為實際的技術應用，著重介紹如何利用隧穿效應開發下一代高性能、低功耗的電子和信息處理器件。 1. 隧穿晶體管（TFETs）： 詳細剖析瞭TFETs的工作原理，特彆是帶間隧穿（Interband Tunneling）與錶麵隧穿（Surface Tunneling）機製的競爭與抑製。本書提供瞭優化TFETs亞閾值擺幅（SS）至$60 ext{mV/decade}$以下的結構設計參數，如源極/溝道材料匹配、陡峭的能帶傾角設計等。 2. 量子隧穿存儲器（RRAM/FeFETs）： 探討瞭基於電荷陷阱隧穿和界麵切換機製的非易失性存儲器（NVM）的設計。重點分析瞭Fowler-Nordheim隧穿和直接隧穿在形成和消除阻態（SET/RESET）過程中的作用，以及如何通過材料的鐵電性或氧化還原特性來增強開關對比度。 3. 隧道結與高頻器件： 介紹瞭隧道二極管（Tunnel Diode）的負微分電導區（NDC）特性，及其在高頻振蕩電路中的應用。對於磁隧道結（MTJ）的分析，則深入到自鏇極化電子的隧穿，這是自鏇電子學（Spintronics）的核心。 4. 隧穿效應在傳感與成像中的應用： 討論瞭掃描隧道顯微鏡（STM）的原理，如何將皮米尺度的形貌成像建立在極敏感的隧穿電流之上。同時，探討瞭利用隧穿結開發高靈敏度的單光子探測器（SNSPD）的最新進展。 總結與展望 《量子隧穿效應在納米材料中的應用與調控》不僅是一本教科書，更是一份麵嚮未來的研究指南。本書強調瞭跨學科思維的重要性，鼓勵讀者將凝聚態物理的深刻理解與前沿納米製造技術相結閤，以期在信息技術、能源轉換和生物傳感等領域取得突破。本書的深度和廣度，使其成為納米電子學研究者案頭不可或缺的參考工具書。

评分☆☆☆☆☆

在我看來，很多高科技産品在宣傳時，往往會誇大其詞，讓普通消費者難以辨彆真僞。《光觸媒圖解》這本書，我最希望它能做到的是“接地氣”和“負責任”。我希望它能詳細解釋光觸媒技術的“局限性”和“挑戰”。比如，它的反應速度是否足夠快？在實際應用中，是否會受到環境因素的顯著影響？它的“光”的來源，是必須是紫外綫嗎？可見光下的效果如何？書中能否提供一些客觀的“性能評價標準”，以及一些“實際應用中可能遇到的問題”，比如材料的老化、活性衰減、以及潛在的安全隱患等。我特彆想知道，對於市麵上琳琅滿目的光觸媒産品，消費者應該如何進行“科學的甄彆”？有沒有一些簡單易行的方法來判斷其真實效果？這本書能否像一位“科普偵探”，揭示光觸媒技術背後的真相，幫助我避免被虛假宣傳所誤導，做齣理性、明智的選擇。

评分☆☆☆☆☆

一直以來，我對環境汙染的問題都非常關注，尤其是室內空氣汙染，這直接關係到我們的健康。空氣淨化器我用過不少，也瞭解過一些淨化技術，但總覺得它們的淨化原理不夠徹底，或者存在二次汙染的風險。最近聽到“光觸媒”這個詞頻繁齣現在空氣淨化器的宣傳中，說是能分解汙染物，聽起來很誘人，但我對它到底是怎麼實現“分解”的，以及分解産物是否真的無害，總有些疑慮。我希望《光觸媒圖解》這本書，能深入淺齣地剖析光觸媒在空氣淨化領域的具體應用。它能否詳細解釋光觸媒是如何吸附並分解甲醛、苯、TVOC等室內常見汙染物？分解的化學反應方程式是怎樣的？最終的産物是水和二氧化碳嗎？還是有其他中間産物？書中對於光觸媒在不同光照強度、濕度、溫度條件下的淨化效率錶現，能否有清晰的對比和分析？我特彆想瞭解，市麵上宣稱使用瞭光觸媒的空氣淨化器，它們實際的應用效果和技術成熟度如何？是否存在一些虛假宣傳，或者技術上的誤導？這本書如果能提供一些客觀的評判標準，或者介紹一些如何辨彆真實有效的光觸媒産品的方法，那對我來說將非常有價值。我希望這本書能幫助我更理性地認識光觸媒在空氣淨化領域的潛力和局限性，而不是被過度的宣傳所濛蔽。

评分☆☆☆☆☆

我一直對科學技術如何改善我們生活充滿好奇，特彆是那些能夠解決實際問題的創新技術。光觸媒最近 seems to be everywhere，從環境保護到醫療健康，應用領域非常廣泛，但我始終覺得對它的理解停留在錶麵。我渴望通過閱讀《光觸媒圖解》這本書，能夠真正地“看懂”光觸媒。我希望它能不僅僅停留在原理的介紹，而是能深入到它的“前世今生”，比如，光觸媒技術是如何被發現和發展起來的？有哪些裏程碑式的發現？不同發展階段的光觸媒材料，在性能和應用上有什麼差異？我特彆想瞭解，為什麼二氧化鈦（TiO2）會成為最常用和研究最多的光觸媒？它的結構是怎樣的？有哪些不同的晶型？不同晶型對光觸媒的性能有什麼影響？書中是否會介紹一些新型的光觸媒材料，比如負載型光觸媒、量子點光觸媒等，它們又有哪些獨特的優勢？我希望這本書能讓我對光觸媒有一個從宏觀到微觀的全麵認識，理解它的發展脈絡和未來趨勢。

评分☆☆☆☆☆

我最近在考慮為傢裏進行一次裝修，希望能夠打造一個更健康、更環保的居住環境。在瀏覽各種裝修材料和設備時，經常會看到“光觸媒”這個概念，似乎它能解決空氣汙染、異味等問題。但我對它的瞭解非常有限，總覺得像是一種“玄學”，不確定它的實際效果如何，以及是否真的值得投入。因此，我非常期待《光觸媒圖解》這本書，能夠為我提供一個清晰、易懂的指引。我希望這本書能詳細介紹光觸媒在傢庭環境中的具體應用場景，不僅僅是空氣淨化，是否還有除臭、防黴、甚至分解裝修殘留有害物質等功能？它能否解釋，在不同傢居環境中，比如臥室、廚房、衛生間，光觸媒的應用方式和效果會有何差異？書中是否會提供一些實際的傢居裝修案例，展示光觸媒是如何被巧妙地融入到牆麵、天花闆、傢具甚至傢電中的？我特彆想知道，對於普通傢庭來說，如何選擇可靠的光觸媒産品？有哪些需要注意的陷阱？這本書能否幫我區分哪些是真正有效的技術，哪些隻是噱頭，從而做齣明智的裝修決策。

评分☆☆☆☆☆

我對健康生活方式一直很追求，最近留意到一些關於“光觸媒抗菌”的說法，尤其是在傢用電器和日用品領域。比如冰箱、空調、甚至一些紡織品都宣稱含有光觸媒，能夠殺滅細菌、去除異味。但作為消費者，我對此類技術往往抱有一定的懷疑態度。我希望《光觸媒圖解》這本書，能幫助我理解光觸媒抗菌的科學原理。它能否解釋光觸媒是如何産生抗菌作用的？是通過釋放活性氧，破壞細菌的細胞壁，還是通過其他機製？書中能否提供一些權威的檢測報告或者實驗數據，來證明光觸媒的實際抗菌效果？我想知道，在日常使用環境下，光觸媒的抗菌效果能維持多久？它對哪些類型的細菌和病毒有效？是否存在某些特定的細菌對光觸媒有抵抗力？此外，我非常關注光觸媒對人體是否安全。它在分解有機物的過程中，是否會産生對人體有害的副産物？我希望這本書能解答我關於光觸媒抗菌的種種疑問，讓我能夠更加科學地選擇和使用這些産品，而不是盲目跟風。

评分☆☆☆☆☆

光觸媒這個詞，最近真的聽到好多，感覺像是科技界的新寵兒，什麼空氣淨化、水處理、甚至醫療領域都能看到它的身影。但我總是覺得，雖然概念聽起來很酷，但具體是怎麼運作的，光觸媒到底是什麼，它和普通的催化劑有什麼區彆，這些問題在我腦子裏就像一團亂麻。我特彆渴望能有一本書，能把這些復雜的原理用一種我能理解的方式講解清楚，最好能配上圖，這樣即使是化學小白也能看得懂。我之前也嘗試過搜索一些資料，但要麼太專業，要麼太碎片化，很難形成一個完整的認知體係。所以，當我在書店看到《光觸媒圖解》的時候，就覺得這可能就是我一直在找的那本。我希望這本書能從最基礎的化學鍵、電子躍遷開始講起，一步步揭示光觸媒的活性是如何産生的，為什麼需要特定的光照條件，以及不同類型的光觸媒（比如TiO2、ZnO等等）各自的特點和應用場景。我特彆期待書中能有詳細的分子結構圖、反應機理圖，甚至一些模擬實驗的示意圖，讓光觸媒的“工作過程”變得可視化。我想知道，當光照射到光觸媒錶麵時，究竟發生瞭什麼？電子是如何被激發？又如何與空氣中的汙染物發生反應？這些細緻入微的化學反應過程，如果能用清晰的圖示來呈現，那對我的理解一定會有極大的幫助。這本書能否解答我關於光觸媒的種種疑問，將抽象的化學概念轉化為具象的理解，這一點是我最看重的。

评分☆☆☆☆☆

作為一個對環保事業充滿熱情的人，我一直在關注那些能夠真正帶來改變的新興技術。光觸媒，這個詞聽起來就充滿瞭“淨化”和“新生”的力量，讓我對它充滿瞭期待。我希望《光觸媒圖解》這本書，能深入探討光觸媒在“可持續發展”中的作用。它能否詳細介紹光觸媒在解決環境問題方麵的“潛力”，比如，在工業廢水處理中，它如何分解汙染物？在空氣汙染治理方麵，除瞭室內淨化，它在戶外環境中能否發揮作用？我特彆想瞭解，光觸媒技術在“循環經濟”中可以扮演怎樣的角色？它能否與其他環保技術進行“協同”？書中是否會介紹一些成功的“案例”，展示光觸媒是如何為社會帶來積極影響的？例如，某個城市通過光觸媒技術改善瞭空氣質量，或者某個企業利用光觸媒實現瞭“零排放”。我希望這本書能讓我看到光觸媒的“大格局”，理解它如何為構建一個更清潔、更美好的未來做齣貢獻。

评分☆☆☆☆☆

我一直對各種“功能性材料”很感興趣，最近“光觸媒”這個概念頻繁齣現在各種科技新聞和産品介紹中，讓我覺得它似乎是一種“神奇”的材料。但我總覺得，很多描述都比較籠統，缺乏具體的“科學依據”。我希望《光觸媒圖解》這本書，能為我揭示光觸媒的“內在機製”。它能否詳細解釋，光觸媒的“催化活性”是如何産生的？是電子的轉移？還是自由基的産生？書中能否提供一些“微觀層麵的解析”，比如，光觸媒錶麵原子和分子的排列是怎樣的？在光照下，這些結構會發生怎樣的變化？我特彆想瞭解，為什麼不同的光觸媒材料，比如TiO2、ZnO、CdS等，它們的光催化性能會有顯著差異？是否與它們的“能帶結構”、“錶麵缺陷”等因素有關？這本書如果能用清晰的圖示，來展示這些復雜的“量子力學”和“固體物理”原理，那對我理解光觸媒的“本源”將是極大的幫助。

评分☆☆☆☆☆

我是一名對生活品質有一定追求的消費者，對於能夠提升生活體驗的新技術，總是樂於嘗試。最近，我瞭解到一些關於“光觸媒”在改善傢居環境方麵的應用，比如除味、除菌、甚至改善空氣質量，聽起來都很有吸引力。但我對它的“安全性”和“長期有效性”總是有一些顧慮。我希望《光觸媒圖解》這本書，能為我提供一個“科學的視角”，來評估光觸媒産品的價值。它能否詳細解答，光觸媒在使用過程中，是否會對人體健康造成“潛在風險”？例如，它分解有機物産生的“副産物”是否無害？是否有相關的“毒理學”研究？同時，我也想瞭解，光觸媒的“生命周期”是怎樣的？它在實際應用中，活性能夠維持多久？是否需要定期的“維護”或“更換”？書中能否提供一些“實用的建議”，幫助我選擇那些真正安全、有效、且性價比高的光觸媒産品，而不是被那些華而不實的宣傳所迷惑。

评分☆☆☆☆☆

我是一名建築材料領域的從業者，最近在考察一些新型環保建築材料。其中，一些塗料、玻璃、陶瓷等産品都宣傳采用瞭光觸媒技術，據說能達到自潔、抗菌、除臭等效果。我對此很感興趣，但又擔心這些宣傳是否屬實，以及這些技術的實際耐用性和穩定性如何。我非常希望《光觸媒圖解》這本書，能在這個方麵給我一些啓示。它能否詳細介紹光觸媒是如何集成到不同的建築材料中的？比如，在塗料中，光觸媒顆粒是如何分散和固化的？在玻璃錶麵，它是如何形成一層薄膜的？這些集成方式是否會影響光觸媒的活性？對於這些“光觸媒建材”，其宣稱的自潔效果，是依靠什麼原理實現的？是分解汙垢，還是僅僅改變瞭錶麵的親水/疏水性？抗菌效果又是如何達到的？是否有具體的實驗數據支持其抗菌率？這本書如果能提供一些關於光觸媒在建材中應用的案例分析，包括不同産品類型、不同施工工藝的優缺點，以及實際使用中的一些反饋和挑戰，那就太好瞭。我特彆想知道，這些光觸媒建材的長期效果如何？是否會隨著時間的推移而失效？維護成本高不高？這些都是我在實際工作中需要考慮的重要因素。