電化學基礎教程

第1章 緒論
1.1電化學簡介1
1.2電化學的歷史2
1.3電化學研究領域的發展3
1.4本書結構與學習方法4
復習題5

第2章 導體和電化學體系6
2.1電學基礎知識6
2.1.1電場與電勢6
2.1.2導體及其在電場中的性質7
2.2電子導體的導電機理8
2.3離子導體的導電機理9
2.3.1電解質溶液9
2.3.2熔融電解質和離子液體9
2.3.3無機固體電解質10
2.3.4聚合物電解質11
2.4電化學體系11
2.4.1兩類電化學裝置11
2.4.2從電子導電到離子導電的轉換13
2.5法拉第定律14
復習題15

第3章 電解質深液16
3.1離子水化16
3.1.1電解質的分類16
3.1.2水的結構與水化焓16
3.1.3離子的水化膜18
3.1.4固／液界面的水化膜19
3.2電解質溶液的活度20
3.2.1活度的概念20
3.2.2離子的平均活度21
3.2.3離子強度定律21
3.3電遷移22
3.3.1電解質溶液的電導率23
3.3.2離子的淌度24
3.3.3離子遷移數27
3.3.4水溶液中質子的導電機制28
3.4擴散29
3.4.1Fick第一定律29
3.4.2Fick第二定律31
3.4.3擴散系數32
3.5離子氛理論33
3.5.1離子氛的概念33
3.5.2松弛效應與電泳效應34
3.5.3盎薩格（Onsager）極限公式35
3.5.4交流電場和強電場對電解質電導的影響35
復習題36

第4章 電化學熱力學37
4.1相間電勢與可逆電池37
4.1.1內電勢與外電勢37
4.1.2界面電勢差38
4.1.3電化學勢與費米能級39
4.1.4可逆電池40
4.2電極電勢41
4.2.1氫標電極電勢與Nernst方程41
4.2.2氫標電極電勢在計算中的應用43
4.2.3可逆電極44
4.3液體接界電勢45
4.4離子選擇性電極47
4.4.1膜電勢47
4.4.2玻璃電極48
4.4.3其他類型的離子選擇性電極49
復習題50

第5章 雙電層52
5.1雙電層簡介52
5.1.1雙電層的形成52
5.1.2離子雙層的形成條件53
5.1.3理想極化電極與理想不極化電極54
5.2雙電層結構的研究方法55
5.2.1電毛細曲線55
5.2.2微分電容曲線57
5.2.3零電荷電勢59
5.2.4離子表面剩余量60
5.3雙電層結構模型的發展61
5.3.1Helmholtz模型與Gouy.Chapman模型61
5.3.2Gouy.Chapman.Stern模型62
5.3.3Grahame模型與特性吸附68
5.3.4Bockris模型與溶劑層的影響71
5.4有機活性物質在電極表面的吸附72
5.4.1有機物的可逆吸附73
5.4.2有機物的不可逆吸附76
復習題76

第6章 電化學動力學概論78
6.1電極的極化78
6.1.1極化與過電勢78
6.1.2極化曲線與三電極體系78
6.1.3穩態極化曲線的測量80
6.2不可逆電化學裝置82
6.3電極過程與電極反應83
6.3.1電極過程歷程分析83
6.3.2電極反應的特點與種類85
6.4電極過程的速率控制步驟85
6.4.1速率控制步驟85
6.4.2常見極化類型87
6.4.3電極過程的特征及研究方法88
復習題89

第7章 電化學極化90
7.1電化學動力學理論基礎90
7.1.1化學動力學回顧90
7.1.2電子轉移的動態平衡與極化本質92
7.1.3電子轉移動力學理論發展簡介94
7.2電極動力學的Butler.Volmer模型95
7.2.1單電子反應的Butler.Volmer公式95
7.2.2傳遞系數98
7.2.3標准速率常數99
7.2.4交換電流密度100
7.3單電子反應的電化學極化101
7.3.1電化學極化下的Butler.Volmer公式101
7.3.2Tafel公式102
7.3.3線性極化公式103
7.4多電子反應的電極動力學104
7.4.1多電子反應的Butler.Volmer公式105
7.4.2多電子反應的電化學極化107
7.5電極反應機理的研究108
7.5.1利用電化學極化曲線測量動力學參數108
7.5.2電極反應的級數109
7.5.3平衡態近似與電極反應歷程分析110
7.6分散層對電極反應速率的影響――ψ1效應112
7.6.1分散層電勢差對電極動力學的影響112
7.6.2考慮了ψ1電勢的動力學公式113
7.6.3過硫酸根離子還原極化曲線分析113
7.7平衡電勢與穩定電勢115
7.7.1穩定電勢115
7.7.2如何建立平衡電勢116
復習題117

第8章 濃度極化119
8.1液相傳質119
8.1.1液相傳質方式119
8.1.2液相傳質流量120
8.1.3支持電解質121
8.2擴散與擴散層122
8.2.1穩態擴散與非穩態擴散122
8.2.2擴散層123
8.3穩態擴散傳質規律123
8.3.1理想穩態擴散124
8.3.2穩態對流擴散125
8.4可逆電極反應的穩態濃度極化129
8.4.1產物不溶130
8.4.2產物可溶，且產物初始濃度為零131
8.4.3產物可溶，且產物初始濃度不為零132
8.4.4電化學極化和濃度極化特點比較134
8.5電化學極化與濃度極化共存時的穩態動力學規律134
8.6流體動力學方法簡介137
8.6.1旋轉圓盤電極137
8.6.2旋轉環盤電極140
8.7電遷移對擴散層中液相傳質的影響141
8.8表面轉化步驟對電極過程的影響143
8.8.1表面轉化步驟控制時的動力學公式143
8.8.2均相表面轉化與液相傳質共同控制時的動力學公式144
復習題146

第9章 基本暫態測量方法與極譜法147
9.1電勢階躍法147
9.1.1平面電極的大幅度電勢階躍148
9.1.2時間常數152
9.1.3微觀面積與表觀面積155
9.1.4球形電極的半無限擴散156
9.1.5微電極158
9.1.6准可逆和不可逆電極反應的電勢階躍160
9.2電流階躍法162
9.2.1電流階躍下的粒子濃度分布函數163
9.2.2可逆電極反應的電勢—時間曲線165
9.2.3不可逆電極反應的電勢—時間曲線166
9.2.4電極反應動力學參數測量方法小結167
9.3滴汞電極與極譜法168
9.3.1滴汞電極168
9.3.2擴散極譜電流169
9.3.3極譜波171
復習題173

第10章 實際電極過程175
10.1電催化概述175
10.2氫電極過程176
10.2.1氫在電極上的吸附177
10.2.2氫的陰極還原178
10.2.3氫的陽極氧化181
10.3氧電極過程183
10.3.1氧的陰極還原機理184
10.3.2氧在電極上的吸附185
10.3.3氧陰極還原的電催化劑187
10.3.4氧的陽極氧化機理188
10.4金屬陰極過程188
10.4.1金屬陰極過程基本特點189
10.4.2簡單金屬離子的陰極還原190
10.4.3金屬配離子的陰極還原191
10.4.4電結晶192
10.4.5電解法制備金屬粉末194
10.4.6電鑄194
10.5金屬陽極過程195
10.5.1正常的金屬陽極溶解過程195
10.5.2金屬的鈍化196
10.5.3金屬的自溶解197
10.5.4金屬腐蝕與防護200
10.5.5金屬電解加工與拋光202
10.5.6電池中鋅電極的陽極過程203
10.5.7鋁合金的陽極氧化204
復習題206
附錄標准電極電勢表（298.15K，101.325kPa）
參考文獻
符號表