电化学基础理论与测试方法

1 电化学基本知识

1．1 电化学研究对象与反应场所

1．1．1 电解池

1．1．2 原电池

1．2 电极种类

1．2．1 第一类电极

1．2．2 第二类电极

1．2．3 第三类电极

1．3 电极溶液界面的双电层结构

1．3．1 电极/溶液界面的基本结构

1．3．2 斯特恩（Stem）模型

1．3．3 紧密层的结构

1．4 原电池热力学

1．4．1 可逆电动势与电池反应的吉布斯函数变

1．4．2 由原电池电动势的温度系数计算电池反应的摩尔熵变

1．4．3 由原电池电动势及电动势的温度系统计算电池反应的摩尔焓变

1．4．4 计算原电池可逆放电时的反应热

1．5 原电极的基本方程——能斯特方程

1．6 极化与电子转移步骤基本动力学

1．6．1 电极的极化

1-6．2 测定极化曲线方法

1．6．3 电解池与原电池极化的差别

1．6．4 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响

1．6．5 电子转移步骤的基本动力学参数

2 电化学测量实验基础

2．1 电极电位的测量

2．1．1 电极电位

2．1．2 电极电位的测量原理

2．2 通电时电极电位的测量

2．2．1 三电极体系

2．2．2 极化时电极电位测量和主要误差来源

2．3 辅助电极

2．4 参比电极

2．4．1 参比电极的主要性能

2．4．2 常用水溶液中的参比电极

2．5 研究电极

2．5．1 固体电极

2．5．2 滴汞电极

2．6 盐桥

2．7 电解池设计

……

3 电化学测试方法

4 电化学实验常用仪器

参考文献

附录

《电化学基础理论与测试方法》以电化学基本知识为基础，分别详细介绍了电化学测量实验、电化学测试方法以及电化学实验常用仪器。其中，电化学测量部分主要介绍了电极电位的测量及辅助电极、参比电极、研究电极、盐桥和电解池的设计；电化学测量方法部分详述了控制电势阶跃技术、控制电流技术、脉冲技术、线性电势扫描技术和交流阻抗技术：电化学实验常用仪器分别介绍了运算放大器、电导率仪、酸度计、电位差计等。

《电化学基础理论与测试方法》可作为高等院校应用化学、电化学、材料及相关专业的教学用书，也可供相关领域的科研人员和生产人员参考。

• ISBN：9787122382030

• 版次：1

• 商品编码：13144804

• 品牌：化学工业出版社

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2021-01-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：190

• 正文语种：中文

内容简介

《材料电化学基础》全书共分为8章，第1章绪论简要介绍了电化学科学的发展、组成体系和应用范围；第2、3章系统介绍了电化学的基本原理，包括电极界面双电层结构及电位，以及电极过程动力学基础；第4、5和6章主要介绍了电化学原理在化学电源、电催化和光电化学中的应用；第7章介绍了金属在不同环境中的典型腐蚀现象以及电化学保护；第8章则介绍了各种电化学测试方法，包括极化曲线、电化学阻抗谱、电化学噪声等常规测试技术及其在不同领域的应用，以及各种微区测试技术等。

《材料电化学基础》可作为高等学校材料科学与工程、材料腐蚀与防护专业、化工专业、油气储运专业的教材使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。

目录

第1章绪论1

1.1电化学科学1

1.2电化学的应用3

1.2.1环境净化3

1.2.2氢的有效使用3

1.2.3化学电源4

1.2.4电催化5

1.2.5太阳能转换5

1.2.6腐蚀与防护6

1.3电化学体系7

1.3.1电化学科学的研究对象7

1.3.2法拉第定律9

1.3.3阳极和阴极的定义9

第2章电极界面双电层结构及电位11

2.1相间电位11

2.1.1金属接触电位13

2.1.2电极电位13

2.1.3绝对电位和相对电位15

2.1.4液体接界电位18

2.2电极电位20

2.2.1自由能的变化20

2.2.2能斯特方程和半电池电位的计算21

2.2.3平衡电极电位22

2.2.4不可逆电极26

2.2.5可逆电极电位与不可逆电极电位的判别27

2.2.6氧电极和充气差异电池28

2.2.7影响电极电位的因素29

2.3双电层形成及结构31

2.3.1研究电极/溶液界面性质的意义31

2.3.2理想极化电极31

2.3.3电极/溶液界面的基本结构32

2.3.4斯特恩模型34

2.3.5紧密层的结构38

第3章电极过程动力学基础42

3.1电极过程与速度控制步骤42

3.2极化及其产生原因43

3.2.1极化43

3.2.2极化产生的原因44

3.3浓差极化动力学方程46

3.3.1浓差极化的规律47

3.3.2浓差极化的判别方法49

3.4稳态电化学极化动力学方程50

3.4.1极化较大的电极过程52

3.4.2极化很小的电极过程52

第4章化学电源54

4.1化学电池的基本性能参数54

4.2一次电池62

4.2.1锰干电池63

4.2.2碱锰电池64

4.3二次电池66

4.3.1铅酸蓄电池66

4.3.2碱性蓄电池67

4.3.3镍-金属氢化物电池70

4.4超级电容器72

4.4.1超级电容器的电荷储存原理72

4.4.2超级电容器电极材料73

第5章电催化81

5.1电催化物理化学基础82

5.1.1金属的电子能带结构82

5.1.2吸附质与金属表面的相互作用85

5.2电催化反应的基本规律88

5.3电催化剂的电子结构效应和表面结构效应90

5.3.1电子结构效应对电催化反应速度的影响91

5.3.2表面结构效应对电催化反应速度的影响93

5.4氢电极反应及其电催化概述96

5.5铂基催化剂上的氧还原电催化概述98

第6章光电化学100

6.1半导体的能带结构100

6.1.1半导体中的能带结构及载流子种类100

6.1.2本征半导体、施主、受主，N型和P型半导体101

6.1.3半导体中的态密度与载流子的分布102

6.2金属/半导体界面的能带结构与性质104

6.2.1金属/半导体界面的能带结构104

6.2.2光照下金属/半导体界面性质105

6.2.3暗态下金属/半导体界面性质106

6.3半导体/溶液界面的结构与性质107

6.3.1半导体/溶液界面的结构107

6.3.2空间电荷层的不同表现形式108

6.3.3半导体/溶液界面的电位分布110

6.4半导体/溶液界面上的光电化学114

6.4.1光照条件下半导体/溶液界面的能带结构114

6.4.2光电压和光电流115

6.5光电化学伏打电池115

6.6光电化学水解制氢116

6.7光电化学阴极保护118

第7章材料的电化学腐蚀与防护122

7.1电化学保护技术122

7.1.1阴极保护原理122

7.1.2阴极保护主要参数123

7.1.3阴极保护的实施124

7.2采油及集输系统的典型腐蚀127

7.2.1腐蚀环境127

7.2.2硫化氢腐蚀128

7.2.3二氧化碳腐蚀133

7.2.4硫化氢/二氧化碳混合体系的腐蚀137

7.2.5超临界CO2腐蚀139

7.3滩海及海洋油气田中钢铁设备的典型腐蚀141

7.3.1腐蚀环境141

7.3.2滩涂区腐蚀141

7.3.3海洋大气区腐蚀141

7.3.4浪花飞溅区腐蚀142

7.3.5海水潮汐区腐蚀142

7.3.6海水全浸区腐蚀143

7.3.7海底泥土区腐蚀143

7.3.8海水腐蚀144

7.4炼油设备的典型腐蚀144

7.4.1原油中的腐蚀介质145

7.4.2硫酸露点腐蚀146

第8章电化学测试方法148

8.1稳态极化曲线的测定148

8.1.1稳态法的特点148

8.1.2稳态极化测量的分类149

8.1.3测试系统149

8.1.4稳态极化测量在腐蚀电化学研究中的应用151

8.2暂态测量技术152

8.2.1暂态法的特点152

8.2.2暂态测量技术的分类152

8.3交流阻抗测试技术157

8.3.1阻抗与导纳157

8.3.2电化学阻抗谱的电学元件及等效电路158

8.3.3等效电路的优缺点161

8.3.4电化学阻抗谱的测量及数据处理162

8.3.5电化学阻抗谱在腐蚀科学中的应用163

8.4电化学噪声分析技术178

8.4.1电化学噪声的特点178

8.4.2电化学噪声测试原理179

8.4.3电化学噪声测试技术183

8.4.4电化学噪声测试应用184

8.5微区电化学测试技术184

8.5.1扫描振动电极技术185

8.5.2扫描开尔文探针测量技术186

8.5.3微区电化学阻抗技术187

8.5.4扫描电化学显微镜技术188

参考文献190

内容简介

《电化学基础》不仅系统阐述了电化学基本原理和电化学研究方法，还重点介绍了电化学领域应用的几个主要方面和目前研究的热点问题，如电化学工业、电化学传感器、金属腐蚀、生物电化学、化学电源等。具有知识层次明确，内容编排由浅入深、循序渐进的特点。本书不仅可作为电化学专业的研究生教材，还可供科研院所从事电化学研究的人员阅读参考，此外也是高校本科生进一步探讨电化学问题的参考书。

《电化学基础教程/高等学校教材》系统介绍了电化学的基本原理、方法及应用，注重物理化学与电化学的知识体系衔接，重视基本概念的阐述，内容新颖、难易适中。全书分为四个部分，第一部分介绍电化学体系的组成以及导体和电解质溶液的性质（第1～3章）；第二部分介绍电化学热力学原理以及电极/溶液界面双电层的结构、性质和研究方法（第4、5章）；第三部分介绍电极过程动力学基本原理及研究方法（第6～9章）；第四部分介绍化学电源、电镀、电解、腐蚀防护等领域一些实际电极过程的基本原理（第10章）。

《电化学基础教程/高等学校教材》主要供高等院校应用化学、物理化学及相关专业作为电化学原理教材使用，也可供化学电源、表面处理、工业电解、腐蚀防护、电分析化学、材料电化学等领域的教学、科研、技术人员参考。