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數理科學和化學 化學 分析化學
 
 
 
 
電化學測量
 作  者: 胡會利/李寧
 出版單位: 化學工業
 出版日期: 2020.01
 進貨日期: 2020/2/4
 ISBN: 9787122352194
 開  本: 16 開    
 定  價: 435
 售  價: 232
  會 員 價: 232
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編輯推薦:

(1)本書雖然要求讀者具有基本的物理化學知識,但書中的論述從基礎入手並逐漸加深,並採取了重數學方程式的起源、輕數學推導過程、重推導結論的實際應用、強調各參數所表徵的物理意義的原則,力求做到深入淺出。

(2)本書列舉了大量典型的研究實例,以利於讀者的深入學習,使讀者真正能學以致用。

(3)本書結合該領域的新研究成果,所列實例涉及鋰離子電池、電化學傳感器、液流電池等,契合行業研究熱點。


內容簡介:

本書較為系統而全面地介紹了電化學研究中涉及的各類研究方法的原理、測量技術和數據分析方法。每種測量方法均增設了實驗內容,並以不同的研究對象為例說明了這些測量方法的綜合運用。

全書分三個部分:第1章簡要介紹了電化學基本原理及相關概念,簡明扼要地闡述了電極過程的基本動力學;第2∼6章詳盡地介紹了電化學測量的入門知識,講述了穩態極化法、電流階躍法、電勢階躍法、線性電勢掃描法、循環伏安法和電化學阻抗法等測試技術;第7章為電化學測量綜合實驗,針對不同的研究對象綜合運用多種電化學測試手段進行深入研究。全書引用相關領域新近研究成果,以實例形式詳細介紹了各種測量方法的實驗設計和結果分析。

本書可作為電化學、分析化學、金屬材料等相關專業的本科生或研究生教材,也可作為電分析化學、化學電源、電鍍、金屬腐蝕、電解、電催化、電合成及冶金等專業或相關領域技術人員的參考用書。


圖書目錄:

第1章電化學基本原理/001

1.1電化學熱力學/001

1.1.1電極與電極反應/002

1.1.2界面電勢差與液接電勢/004

1.1.3可逆電池與能斯特方程/007

1.1.4法拉第定律與電化學工程/009

1.2雙電層/010

1.2.1雙電層的性質及其研究方法/012

1.2.2雙電層的結構/014

1.3電極反應的基礎動力學/016

1.3.1動力學基本理論/016

1.3.2電極過程的Butler-Volmer模型/018

1.3.3標準速率常數、交換電流密度和傳遞係數/020

1.3.4多電子步驟機理/022

1.3.5相間電勢分布對電荷轉移速率的影響/023

1.4電極體系中的傳質過程/024

1.4.1穩態擴散/026

1.4.2非穩態擴散/029

1.5電極過程動力學/030

1.5.1極化條件對電極過程動力學的影響/030

1.5.2複雜電極過程/034

參考文獻/036



第2章電化學測量基礎知識/038

2.1電極電勢與測量體系/038

2.1.1電極電勢/038

2.1.2三電極體系/040

2.1.3兩回路/041

2.2電解質溶液/043

2.2.1電解質體系用溶劑/043

2.2.2支持電解質/046

2.2.3溶解氧/047

2.3研究電極/048

2.3.1固體金屬電極/048

2.3.2碳電極/054

2.3.3汞電極/058

2.3.4微電極/060

2.3.5化學修飾電極/063

2.4參比電極/064

2.4.1水溶液中常用的參比電極/065

2.4.2有機體系用參比電極/070

2.4.3熔融鹽體系用參比電極/071

2.4.4微參比電極/072

2.4.5簡易參比電極和全固態參比電極/072

2.5電解池與實驗體系/073

2.5.1電解池的材料/073

2.5.2電解池的設計與各電極的配置/075

2.5.3實驗室常用的電解池/076

2.6電化學測量儀器/078

2.6.1恆電勢儀和電化學工作站/078

2.6.2電化學實驗操作/079

實驗內容/081

一、鹽橋的製作/081

二、鉑黑電極的制備/082

三、參比電極的制備/082

參考文獻/084



第3章穩態極化及研究方法/089

3.1穩態與穩態極化/089

3.1.1穩態/089

3.1.2穩態極化及其影響因素/090

3.1.3多個電對共軛時的電極的極化行為/092

3.2穩態極化曲線的測量/094

3.2.1準備工作/094

3.2.2恆電勢法和恆電流法/094

3.2.3階梯伏安法與慢掃描法/095

3.3穩態極化測量的數據處理/097

3.3.1電化學極化控制下的解析方法/098

3.3.2混合控制下的解析方法/100

3.4強制對流技術/101

3.4.1旋轉圓盤電極/101

3.4.2旋轉環盤電極/107

3.5穩態極化曲線的應用/113

3.5.1在電化學基礎研究方面的應用/114

3.5.2在化學電源中的應用/116

3.5.3在電沉積中的應用/118

3.5.4在材料電化學及腐蝕機理研究中的應用/120

實驗內容/121

一、穩態極化曲線的測定與分析/121

二、極化曲線法研究緩蝕劑對低碳鋼及鍍鋅層析氫腐蝕的作用/123

參考文獻/126



第4章暫態基礎和測量技術/128

4.1暫態與暫態電流/128

4.2非穩態擴散過程/129

4.2.1電勢階躍下的非穩態擴散/130

4.2.2電流階躍下的非穩態擴散/132

4.3電化學等效電路/133

4.3.1電路模型的建立/133

4.3.2電化學反應電阻/135

4.3.3溶液濃度阻抗/136

4.3.4電極等效電路的簡化/137

4.4暫態的研究方法/140

4.5電流階躍法/140

4.5.1電流階躍下的電極響應特點/141

4.5.2小幅度電流階躍測量法/142

4.5.3濃度極化存在時的電流階躍法/145

4.5.4過渡時間/148

4.5.5雙電流階躍法/149

4.6電勢階躍法/151

4.6.1電勢階躍下的電流響應特點/151

4.6.2小幅度電勢階躍測量法/151

4.6.3濃度極化存在時的電勢階躍法/154

4.6.4計時庫侖法/157

4.6.5雙電勢階躍下的計時庫侖法/158

4.7電量階躍法/160

實驗內容/161

一、暫態法研究酸性溶液中KI/KIO3的化學反應動力學/161

二、暫態法研究I-3/I-在Pt電極上的氧化還原過程/165

參考文獻/167



第5章伏安法測量與分析/169

5.1線性電勢掃描法/169

5.1.1電勢掃描中的電流響應特點/169

5.1.2小幅度三角波掃描的極限簡化處理/170

5.1.3大幅度線性電勢掃描法/172

5.2循環伏安法/177

5.2.1簡單體系的循環伏安行為/177

5.2.2複雜電極過程的循環伏安法/181

5.2.3多步電荷轉移體系的循環伏安行為/187

5.2.4循環伏安測定的影響因素/192

5.2.5循環伏安法的應用/201

5.3溶出分析法/210

5.3.1陽極溶出伏安法/210

5.3.2電勢溶出伏安法/212

5.3.3吸附溶出伏安法和吸附溶出電勢法/213

5.3.4陰極溶出伏安法/214

5.4脈衝伏安法/215

5.4.1斷續極譜法/216

5.4.2常規脈衝伏安法/217

5.4.3差分脈衝伏安法/218

5.4.4方波伏安法/220

實驗內容/221

一、循環伏安法研究鐵氰化鉀和維生素C的電化學行為/221

二、鋅鈷共沉積過程的CV特徵及合金鍍層成分的電化學分析/224

參考文獻/226



第6章電化學阻抗譜/231

6.1電化學阻抗的基本知識/232

6.1.1阻抗和電子元件的阻抗/232

6.1.2電化學阻抗的定義與基本條件/235

6.2電極過程理論模型的EIS行為/236

6.2.1理想極化電極的EIS/236

6.2.2電化學極化時的EIS/238

6.2.3平面電極存在半無限擴散時的EIS/241

6.2.4其他擴散模型引起的阻抗/246

6.2.5彌散效應與常相位角元件Q/250

6.3電化學阻抗譜的測量/254

6.3.1電化學阻抗譜測試的實現方法/254

6.3.2電化學阻抗譜測試的主要參數與操作細節/256

6.4電化學阻抗譜的解析方法/258

6.4.1阻抗譜數據可靠性評估/258

6.4.2阻抗譜圖直觀解讀/259

6.4.3圖解分析與計算/261

6.4.4電化學阻抗譜的等效電路解析/261

6.4.5特定參數解析法/264

6.5電化學阻抗譜應用實例/266

6.5.1在電化學反應機理和電化學參數測量中的應用/266

6.5.2陰極電沉積過程中的EIS/268

6.5.3在腐蝕科學研究中應用/269

6.5.4在化學電源研究中的應用/274

實驗內容/279

一、嵌入反應的電化學阻抗譜行為/279

二、有機塗層防護下的金屬腐蝕過程的EIS行為/282

參考文獻/284



第7章電化學測量綜合實驗/288

7.1鋅鋁鉻塗層和鋅鋁塗層的耐蝕性研究/288

一、實驗原理/288

二、實驗內容與數據整理/293

三、數據示例/295

四、思考與總結/296

7.2甲醇在Pt電極上的電化學氧化研究/296

一、實驗原理/296

二、實驗內容與數據整理/297

三、數據示例/298

四、思考與總結/299

7.3鋁合金在高氯酸鈉溶液中的點蝕行為研究/299

一、實驗原理/299

二、實驗內容與數據整理/301

三、數據示例/303

四、思考與總結/304

7.4添加劑在銅電沉積過程的作用研究/304

一、實驗原理/304

二、實驗內容與數據整理/305

三、數據示例/307

四、思考與總結/307

7.5三元正極材料的嵌鋰脫鋰行為研究/307

一、實驗原理/307

二、實驗內容與數據整理/309

三、數據示例/311

四、思考與總結/312

7.6石墨烯塗層鉛筆石墨電極的電化學制備及其在全釩液流電池中的應用/312

一、實驗原理/312

二、實驗內容與數據整理/313

三、數據示例/316

四、思考與總結/316

7.7自組裝膜修飾金三維納米陣列電極在黃曲霉毒素檢測中的應用/316

一、實驗原理/316

二、實驗內容與數據整理/317

三、數據示例/320

四、思考與總結/320

參考文獻/320



一般性參考文獻/322



附錄標準電極電勢/323


章節試讀:

儘管電化學的工程問題體現為各種應用場合,但其主要研究對象是由電子導體和離子導體構成的電極界面。電化學的任務是研究該界面的結構和性質,掌握電化學反應過程特徵規律,進而依據試驗和生產需要進行反應過程的動力學調控。電化學測量是在電化學理論的基礎上採用黑箱理論進行研究的。對電化學體系開展研究時,從激發函數和響應函數的觀察中獲得化學信息,包括熱力學和動力學方面的多種參數,還可以方便地實現定性定量分析。正是由於電化學測量方法的先進性和便捷性,近些年,電化學測量在諸多領域滲透頗深,得到了蓬勃發展。

筆者於2007年出版過一本《電化學測量》,時至今日,筆者又歷經13輪的本科生教學,在課堂教學和課題研究過程中,積累了更為豐富的經驗。為了能更好地服務於教學和科研,筆者特意對原有書稿進行了修訂與更新。

本書分三個部分:第1章簡要介紹了電化學基本原理及相關概念,簡明扼要地闡述了電極過程的基本動力學;第2∼6章詳盡地介紹了電化學測量的入門知識,講述了穩態極化法、電流階躍法、電勢階躍法、線性掃描法、循環伏安法和電化學阻抗法等測試技術;第7章為電化學測量綜合實驗,針對不同的研究對象綜合運用多種電化學測試手段進行深入研究。對電化學噪聲、超微電極、局部電化學阻抗技術也進行了必要介紹。全書引用相關領域新近研究成果,以實例形式詳細介紹了各種測量方法的實驗設計和結果分析。本書第1章由李寧編寫,第2∼7章由胡會利編寫,全書由胡會利統稿。

書稿編寫過程中得到了許多前輩和好友的大力支持。屠振密老師和蔣雄老師給予了諸多幫助。高鵬老師審閱了部分書稿並提出了許多建設性意見,於元春老師在各章實驗內容的編寫中提供了幫助,曹立新老師、滕祥國老師、朱永明老師提供了綜合實驗的部分素材和數據,綜合實驗部分還參考了Liana Muresan、Yucel Sahin、Mohammed A.Amin和S.Gojkovi的研究工作。此外,不少使用該書的教師和讀者對本書給予了極大的喜愛和支持。在此一併向大家致以誠摯的謝意!



胡會利

2019年5月


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