第1章 绪论 1
1.1 能源与人类文明 1
1.1.1 火——人类能源利用的开端 1
1.1.2 能源的分类 3
1.2 能源与环境 4
1.2.1 能源利用与环境污染 4
1.2.2 能源利用与温室效应 8
1.3 能源与材料 10
1.3.1 何谓能源材料 10
1.3.2 能源材料的研究内容 12
1.3.3 能源材料的研究方法 15
问题思考 16
参考文献 16
第2章 能源材料化学基础 18
2.1 晶体结构 18
2.1.1 晶体的点阵理论 18
2.1.2 晶体的对称性 23
2.1.3 金属晶体 26
2.1.4 离子晶体 28
2.1.5 其他类型晶体 31
2.2 晶体缺陷 34
2.2.1 点缺陷 34
2.2.2 线缺陷 37
2.2.3 面缺陷和体缺陷 39
2.3 材料合成基础 40
2.3.1 粉体材料的制备 41
2.3.2 薄膜材料的制备 50
2.3.3 块体材料的制备 57
问题思考 60
参考文献 61
第3章 能源材料表征技术 65
3.1 宏观物性表征技术 65
3.1.1 比表面积测定 65
3.1.2 孔结构测定 69
3.1.3 机械强度测定 71
3.1.4 颗粒分析 72
3.2 体相表征技术 75
3.2.1 元素分析 75
3.2.2 谱学技术 80
3.2.3 热分析 92
3.3 表面表征技术 94
3.3.1 间接表征 95
3.3.2 直接表征 97
3.4 显微表征技术 103
3.4.1 透射电子显微镜 105
3.4.2 扫描电子显微镜 110
问题思考 116
参考文献 116
第4章 化石能源催化转化材料 119
4.1 催化基本原理 119
4.1.1 催化作用的基本特征 120
4.1.2 化学平衡的概念 121
4.1.3 催化反应的热力学 123
4.1.4 化学反应动力学 125
4.2 化石能源转化催化材料 129
4.2.1 催化裂化 131
4.2.2 催化重整 135
4.2.3 加氢处理 139
4.2.4 加氢裂化 141
4.2.5 碳正构烷烃异构化催化剂 143
4.3 石油替代技术中的催化材料 144
4.3.1 煤基费托合成 146
4.3.2 甲醇制烯烃及其催化剂 152
问题思考 156
参考文献 157
第5章 光化学转换材料 163
5.1 光催化制氢基本原理 163
5.1.1 光催化制氢的概念 163
5.1.2 光催化制氢反应过程 164
5.1.3 光催化制氢评价体系 168
5.2 光催化制氢反应装置及体系 170
5.2.1 光催化制氢反应及测试装置 170
5.2.2 光催化制氢半反应 170
5.2.3 光催化完全分解水 173
5.2.4 光电催化分解水 176
5.3 光催化制氢材料 176
5.3.1 金属氧化物及其含氧酸盐 177
5.3.2 金属硫（硒）化物 193
5.3.3 金属氮化物、氮氧化物及卤氧化物 195
5.3.4 Metal-free材料 197
5.3.5 共催化剂和助催化剂材料 198
5.4 光催化CO2还原 206
5.4.1 削减CO2的主要方法 206
5.4.2 光催化CO2还原基本原理 207
5.4.3 光催化CO2还原反应体系 210
5.4.4 光催化CO2还原材料 212
问题思考 215
参考文献 216
第6章 光电及电光转换材料 224
6.1 半导体材料与太阳能电池原理 224
6.1.1 半导体材料性质 224
6.1.2 太阳能电池原理及其性能评价 228
6.2 无机类太阳能电池材料 230
6.2.1 单元硅太阳能电池材料 230
6.2.2 多元化合物太阳能电池材料 238
6.3 有机类太阳能电池材料 251
6.3.1 染料敏化太阳能电池材料 251
6.3.2 其他有机类太阳能电池材料 257
6.4 LED电光转换材料 269
6.4.1 LED的发光原理 269
6.4.2 铈（Ⅲ）掺杂钇铝石榴石发光材料 274
6.4.3 硅酸盐发光材料 279
6.4.4 氮（氧）化物发光材料 283
问题思考 288
参考文献 288
第7章 热电材料与压电材料 293
7.1 热电材料 293
7.1.1 热电效应原理 294
7.1.2 热电材料研究现状 299
7.1.3 热电材料研究展望 308
7.2 压电材料 310
7.2.1 压电材料原理 310
7.2.2 压电材料的研究现状 314
问题思考 322
参考文献 323
第8章 储能材料 329
8.1 储能电池的电化学基础 329
8.1.1 储能电池的发展 329
8.1.2 储能电池工作原理简介 331
8.1.3 储能电池的性能评价 333
8.2 锂离子电池及其材料 336
8.2.1 锂离子电池概述 336
8.2.2 锂离子电池的组成及其材料 337
8.2.3 锂离子电池的发展前景 343
8.3 超级电容器及其材料 346
8.3.1 电化学电容器的简介与分类 346
8.3.2 超级电容器的工作原理及组成 348
8.3.3 超级电容器材料研究进展及趋势 353
8.4 储氢材料 357
8.4.1 氢能与氢的储存技术 357
8.4.2 主要储氢材料 360
8.4.3 储氢材料的应用 368
问题思考 370
参考文献 370
第9章 燃料电池材料 376
9.1 燃料电池概述 376
9.1.1 电化学原理 377
9.1.2 燃料电池的主要类型 380
9.1.3 燃料电池的应用 383
9.2 质子交换膜燃料电池 385
9.2.1 质子交换膜燃料电池技术简介 385
9.2.2 质子交换膜材料 387
9.2.3 电催化剂材料 389
9.2.4 双极板材料 391
9.2.5 直接甲醇燃料电池电催化剂材料 392
9.3 熔融碳酸盐燃料电池 396
9.3.1 熔融碳酸盐燃料电池技术简介 396
9.3.2 电解质及其隔膜材料 398
9.3.3 电极材料 400
9.4 固体氧化物燃料电池 403
9.4.1 固体氧化物燃料电池技术简介 403
9.4.2 电解质材料 405
9.4.3 电极材料 412
9.4.4 连接体材料 422
9.4.5 密封材料 427
问题思考 429
参考文献 430
索引 436