纳米材料的精准制备是研究纳米物理化学的基础，研究诸多奇特的纳米物理化学性质以合成精准尺寸、形貌或者结构的模型材料。随着纳米科学的发展，可控合成均一的微纳米晶体和构建新颖结构的半导体纳米材料成为可能。研究纳米材料的形貌、尺寸、结构与催化性能之间的构效关系，对催化剂的设计具有指导性意义。表面界面能、表面焓、表面熵和表面热容是纳米材料产生表面效应的热力学特性，极大地影响纳米粒子多相过程的热力学、动力学、电化学、吸附、催化及传感等过程。发展普适性的实验方法测定纳米材料表面热力学性质是固体表面界面物理化学亟待解决的难题。本书研究六种普适性的实验方法，用于纳米材料规定热力学性质和表面热力学性质的测定，适用对象涵盖了金属、氧化物和难溶盐等类型的纳米材料。本书深入地研究了纳米材料的表面热力学性质与其尺度、形貌、结构以及催化性能之间的关系。
在过去几十年以二氧化钛为代表的多种光催化剂相继被开发，但对其催化机理和理论的研究相对滞后，该复杂的催化过程常被比喻为一个无从打开的黑盒子。因此，发展新的原位联用技术研究光催化的热力学、动力学以及机理，是最行之有效的途径。异相光催化过程包括载流子转运等系列电子层面的微观问题，又涉及反应分子在催化剂表面吸附、反应和脱附等系列介观和宏观变化，表现为多尺度复杂过程的热力学、动力学问题。目前，光催化过程的热力学研究不被重视，而其动力学的研究尚不深入，热力学与动力学关联完整表达的原位研究仍是空白。本研究组自主研制的光-微量热计和光-微量热-光谱联用系统可获取光催化过程的热动曲线，从而示踪催化过程的原位热力学和动力学信息，同步地将反应的原位过程、催化速率与原位热力学关联，在光催化、光生物及光热转换等领域取得诸多研究进展，旨在提供一种同步获取光驱动过程的热力学、动力学和物质变化的光谱信息的联用技术，为研究光催化热力学、动力学及机理提供多维信息。
本书内容具有明显特色及创新：
① 从微热量学的热动力学科学认识纳米材料的非平衡生长过程，结合热动力学原理、热力学原理和过渡态理论诠释反应成核、晶体生长与形貌结构演变的规律、特征和机理，丰富和发展了纳米材料非平衡生长过程的科学内涵，为纳米材料生长过程的表征和机理研究发展了热动力学新方法。
② 建立用于纳米材料本征规定热力学性质和表面热力学性质测定的科学原理和实验方法，解决了纳米材料热力学性质测定的难题，发展了测定纳米材料表面热力学性质的普适性原理和方法。
③ 实现纳米材料规定热力学性质、表面热力学性质、反应热力学、反应动力学、吸附热力学、吸附动力学、溶解热力学、溶解动力学与微量热技术、电化学技术、热动力学原理、过渡态理论的系统纳米物理化学研究。
④ 研制了我国第一台光微量热计和国际上第一台光微量热-荧光光谱联用系统，在光催化、光生物及光热转换等取得诸多研究进展，通过专家组的仪器鉴定，实现光催化热力学、动力学及机理研究的完整表达。在光化学、光生物、光物理、光医学等领域具有广泛的应用前景，有望建立新的交叉学科：光热-光谱学。
全书总共分为6章，由黄在银和李星星共同撰写，第1章、第5章和第6章由李星星撰写，第2章、第3章和第4章由黄在银撰写，全书由黄在银教授统稿并审校。在撰写本书的过程中，资料收集、图表整理等工作得到了覃方红、肖碧源、邱江源、汤焕峰、肖明、万婷、刘作娇、刘晓林和贺子君等多位研究生的大力协助。此外，本书得到国家自然科学基金项目（编号：20963001，21273050，21573048和21873022）及化学工程与技术广西一流培育学科的资助，也是广西高等教育教学改革工程项目（2015JGA194）和广西研究生教育创新计划项目（JGY2019062）的研究成果。在此一并表示衷心感谢。
本书基于笔者在纳米材料、物理化学和光催化领域的多年积累，介绍的很多内容是笔者研究组的研究成果，内容丰富。由于涉及的学科广，且发展迅速，又由于笔者水平和知识面有限，书中若有不当之处，恳请广大读者批评指正。
著者
2019年3月于南宁
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