第1章 绪论 1
1.1 纳米材料及其应用 1
1.1.1 纳米材料及其发展 1
1.1.2 纳米效应及奇特的物理和化学性质 3
1.1.3 纳米材料的应用 4
1.2 经典物理化学的局限性 8
1.2.1 纳米材料的热力学问题 9
1.2.2 纳米材料的反应热力学问题 9
1.2.3 纳米材料的相变问题 10
1.2.4 纳米材料的表面问题 10
1.2.5 纳米电极／电池的电化学问题 11
1.2.6 纳米材料的反应动力学问题 12
1.3 纳米物理化学理论的发展 12
1.3.1 纳米颗粒的热容和热力学性质的理论研究 12
1.3.2 纳米体系的反应热力学 14
1.3.3 纳米体系的相变 15
1.3.4 纳米表面化学 16
1.3.5 纳米电化学热力学理论 17
1.3.6 纳米反应动力学理论 18
1.3.7 纳米热力学理论的研究方法 20
1.4 纳米物理化学的发展趋势 20
1.4.1 纳米物质表面张力的理论研究和实验测定方法 20
1.4.2 计算机模拟在纳米物理化学中的应用 21
1.4.3 纳米物质热力学性质的数据库建立 21
1.4.4 纳米物理化学与经典物理化学的统 21
1.5 作者对纳米物理化学的贡献 22
1.5.1 纳米体系反应的热力学理论 22
1.5.2 纳米电化学热力学理论 22
1.5.3 纳米相变的热力学理论 22
1.5.4 纳米凝聚相的表面张力 23
1.5.5 纳米体系反应的动力学理论 23
1.5.6 纳米凝聚相的表面热力学 23
1.5.7 纳米体系的吸附热力学理论 23
1.5.8 纳米凝聚相的体相热力学理论 24
1.5.9 纳米物理化学理论的形成和应用 24
参考文献 24
第2章 纳米体系的热力学基础 31
2.1 纳米体系 31
2.2 热力学基本定律对纳米体系的适用性 31
2.3 纳米体系的热力学第一定律 32
2.3.1 纳米体系的状态变量和热力学函数 32
2.3.2 纳米体系热力学第一定律的基本方程 34
2.4 纳米体系的热力学第二定律 36
2.4.1 纳米体系自发过程的热力学判据 36
2.4.2 纳米封闭体系的热力学基本方程 38
2.4.3 纳米相的摩尔量与偏摩尔量 40
2.4.4 纳米敞开体系的热力学基本方程 42
2.5 纳米颗粒的热力学性质和热容 44
2.5.1 球形纳米颗粒的热力学性质和热容 44
2.5.2 立方纳米颗粒的热力学性质和热容 50
2.5.3 片状纳米颗粒的热力学性质和热容 53
2.5.4 形貌对纳米颗粒热力学性质的影响 56
2.6 本章总结 58
2.6.1 纳米体系的理论基础 58
2.6.2 纳米体系热力学基础的应用 59
参考文献 59
第3章 纳米体系的表面化学 61
3.1 引言 61
3.1.1 纳米体系的表面效应 61
3.1.2 粒度对表面热力学性质的影响 61
3.1.3 粒度对表面张力的影响 61
3.1.4 粒度对吸附影响的研究现状 62
3.2 纳米体系的表面热力学基础 63
3.2.1 表面相的热力学基本方程 63
3.2.2 表面张力与比表面吉布斯能 67
3.2.3 Young-Laplace方程及其对纳米体系的适用性 71
3.2.4 Kelvin方程 72
3.3 纳米凝聚相的表面张力与粒度的关系 73
3.3.1 粒度对表面张力影响的热力学基础 73
3.3.2 球形纳米液滴的表面相模型 76
3.3.3 Tolman长度与粒径的关系式 77
3.3.4 球形纳米液滴的表面张力与其粒径的关系式（一） 79
3.3.5 球形纳米液滴的表面张力与其粒径的关系式（二） 81
3.3.6 球形纳米颗粒的表面张力与其粒径的关系式 82
3.4 纳米体系的吸附热力学 84
3.4.1 纳米颗粒溶液吸附的热力学 84
3.4.2 纳米颗粒气相吸附的热力学 88
3.4.3 粒度对纳米颗粒吸附热力学影响的实验研究 89
3.5 本章总结 97
3.5.1 纳米体系的表面热力学理论 97
3.5.2 纳米体系表面热力学理论的应用 97
参考文献 98
第4章 纳米体系的化学反应热力学 103
4.1 引言 103
4.1.1 粒度对纳米材料稳定性的影响 103
4.1.2 粒度对化学反应热的影响 104
4.1.3 粒度对化学反应热力学性质和平衡常数的影响 104
4.2 纳米体系化学反应的热力学基本方程 106
4.2.1 纳米体系中分散相的表面化学势 106
4.2.2 纳米体系反应的热力学性质 107
4.2.3 纳米体系的化学平衡 110
4.3 独立分散相纳米体系的反应热力学 111
4.3.1 独立分散相为球形纳米颗粒的反应热力学 111
4.3.2 独立分散相为其他形貌纳米颗粒的反应热力学 114
4.3.3 粒度对独立分散相体系反应热力学的影响 116
4.3.4 粒度对纳米颗粒分解温度的影响 134
4.4 非独立分散相纳米体系的反应热力学 137
4.4.1 非独立分散相纳米体系 137
4.4.2 非独立分散相纳米体系反应的热力学方程 138
4.4.3 粒度对非独立分散相体系反应热力学的影响 141
4.5 本章总结 147
4.5.1 纳米体系反应的热力学理论 147
4.5.2 纳米体系反应热力学理论的应用 148
参考文献 148
第5章 纳米相平衡 152
5.1 引言 152
5.1.1 粒度对纳米颗粒相变温度的影响 152
5.1.2 形貌对纳米体系相变温度的影响 154
5.1.3 粒度和形貌对纳米颗粒相变焓和相变熵的影响 155
5.2 纳米体系的相律 156
5.3 纳米相变的Clapeyron方程及其应用 157
5.3.1 普遍化的Clapeyron方程 157
5.3.2 在纳米固液相变中的应用 158
5.3.3 在纳米气液和气固相变中的应用 166
5.3.4 相变温度计算值与实验值的比较 169
5.4 纳米相变的热力学基本方程及其应用 171
5.4.1 纳米相变的热力学基本方程 171
5.4.2 在纳米固液相变中的应用 173
5.4.3 在纳米气液相变中的应用 178
5.4.4 在纳米固气相变中的应用 180
5.4.5 在纳米固固相变中的应用 181
5.4.6 不同熔化模型的合理性分析 181
5.5 粒度和形貌对相变温度的影响 182
5.5.1 粒度对相变温度的影响 182
5.5.2 形貌对相变温度影响的热力学关系式 184
5.5.3 不同形貌纳米颗粒相变温度的计算值与文献值的比较 186
5.6 粒度和形貌对相变焓和相变熵的影响 189
5.6.1 形貌对相变焓和相变熵影响的热力学关系式 189
5.6.2 相变焓和相变熵的理论计算值与文献值的比较 189
5.7 本章总结 193
5.7.1 纳米体系相变的热力学理论 193
5.7.2 纳米体系相变热力学理论的应用 194
参考文献 194
第6章 纳米电化学 202
6.1 引言 202
6.1.1 纳米电极 202
6.1.2 纳米电极的特性 203
6.1.3 纳米电极的应用 206
6.2 纳米电化学热力学基本方程 209
6.2.1 纳米电极的电极电势 209
6.2.2 纳米电极的温度系数 213
6.2.3 纳米电极反应的热力学性质 213
6.3 粒度对纳米电极反应热力学的影响 216
6.3.1 块状纳米电极的制备 216
6.3.2 粒度对电极电势的影响 218
6.3.3 粒度对电极温度系数的影响 220
6.3.4 粒度对电极反应热力学性质的影响 221
6.4 纳米电池与分散差电池 223
6.4.1 纳米电池与分散差电池的热力学 223
6.4.2 分散差电池的制备 225
6.4.3 分散差电池的电动势 226
6.5 电化学法测定纳米颗粒的表面热力学性质 228
6.5.1 测定原理和方法 228
6.5.2 测定结果 230
6.6 本章总结 234
6.6.1 纳米电化学热力学理论 234
6.6.2 纳米电化学热力学理论的应用 234
参考文献 235
第7章 纳米动力学 239
7.1 引言 239
7.1.1 粒度对活化能的影响的研究现状 239
7.1.2 粒度对指前因子的影响 241
7.1.3 粒度对速率常数和反应级数的影响 241
7.1.4 粒度对反应速率的影响 242
7.1.5 粒径对反应机理的影响 243
7.1.6 粒径对反应产物的影响 244
7.1.7 多相反应动力学的理论模型 245
7.1.8 小结 246
7.2 纳米反应动力学理论 246
7.2.1 表观活化能 246
7.2.2 指前因子 248
7.2.3 速率常数 249
7.3 粒径对反应动力学参数的影响 250
7.3.1 粒径对溶液反应动力学的影响 250
7.3.2 粒度对固气反应动力学的影响 255
7.3.3 粒度对非等温分解动力学的影响 259
7.4 粒度对溶解反应动力学的影响 267
7.4.1 纳米MgO和CaCO3的制备及表征 268
7.4.2 实验及数据处理 268
7.4.3 实验结果 269
7.5 粒度对吸附动力学的影响 272
7.5.1 纳米ZnO和纳米MgO颗粒的制备及表征 272
7.5.2 实验及数据处理 273
7.6 本章总结 277
7.6.1 纳米动力学 277
7.6.2 纳米动力学的应用 277
参考文献 278
第8章 纳米体相的热力学性质 286
8.1 引言 286
8.2 晶格参数变化的粒度依赖性 286
8.3 纳米体相的热力学性质 287
8.3.1 摩尔吉布斯能 287
8.3.2 摩尔熵 290
8.3.3 摩尔焓 290
8.3.4 摩尔内能 291
8.3.5 恒压摩尔热容 292
8.4 纳米相的热力学性质 293
8.5 纳米颗粒晶格参数变化的实质 297
8.6 本章总结 298
参考文献 299