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第1章 电化学基本原理 1

1.1 电极反应与电极电势 1

1.1.1 电极与电解质 2

1.1.2 电极反应 3

1.1.3 电池电动势 4

1.1.4 液接界电势 6

1.2 双电层 8

1.2.1 电极／溶液界面的电性质及其研究方法 9

1.2.2 双电层的结构 12

1.3 电化学热力学 14

1.3.1 Gibbs自由能变与电动势 14

1.3.2 可逆电池与可逆电极 15

1.3.3 原电池与电解池 17

1.4 电极反应动力学基础 18

1.4.1 动力学基本理论 18

1.4.2 电极过程的Butler-Volmer模型 19

1.4.3 标准速率常数和传递系数 21

1.4.4 交换电流密度 22

1.4.5 多电子步骤机理 23

1.4.6 相间电势分布对电化学步骤反应速率的影响 24

1.5 电极体系中的传质过程 26

1.5.1 稳态扩散 27

1.5.2 非稳态扩散 29

1.6 电极过程动力学 31

1.6.1 各种电极过程的电流—过电势公式 31

1.6.2 复杂电极过程 35

参考文献 37

第2章 电化学测量实验基础 39

2.1 测量体系 39

2.1.1 电极电势与电池电动势 39

2.1.2 三电极体系 41

2.1.3 两回路 42

2.2 电解质溶液 43

2.2.1 电解质体系用溶剂 43

2.2.2 支持电解质 46

2.3 研究电极 47

2.3.1 固体金属电极 47

2.3.2 碳电极 52

2.3.3 汞电极 55

2.4 辅助电极 58

2.5 参比电极 59

2.5.1 水溶液中常用的参比电极 59

2.5.2 用于非水体系中的参比电极 65

2.5.3 简易参比电极 66

2.5.4 微参比电极 67

2.6 盐桥 68

2.7 溶液除氧 69

2.8 电解池与实验体系 70

2.8.1 电解池的材料 70

2.8.2 电解池的设计 71

2.8.3 实验室常用的电解池 73

2.9 电化学测量仪器 73

2.9.1 恒电势仪与恒电流仪 73

2.9.2 实验电路 75

2.9.3 电化学工作站 77

2.9.4 电化学实验操作 78

参考文献 80

第3章 稳态极化及研究方法 87

3.1 稳态与稳态极化 87

3.1.1 稳态 87

3.1.2 稳态极化及其影响因素 88

3.1.3 同一电极上存在多个氧化还原电对时的极化行为 91

3.2 稳态极化曲线的测量 92

3.2.1 准备工作 92

3.2.2 恒电势法和恒电流法 93

3.2.3 阶梯伏安法与慢扫描法 93

3.3 强制对流技术 96

3.3.1 旋转圆盘电极 96

3.3.2 旋转环盘电极 101

3.4 稳态极化测量的数据处理 107

3.4.1 电化学极化控制下的解析方法 107

3.4.2 混合控制下的解析方法 109

3.5 稳态极化曲线的应用 110

3.5.1 在电化学基础研究方面的应用 110

3.5.2 在化学电源中的应用 111

3.5.3 在电沉积中的应用 113

3.5.4 在材料电化学及腐蚀机理研究中的应用 115

参考文献 116

第4章 暂态基础和暂态技术 124

4.1 暂态与暂态电流 124

4.2 非稳态扩散过程 125

4.2.1 电势阶跃下的非稳态扩散 126

4.2.2 电流阶跃下的非稳态扩散 128

4.3 电化学等效电路 129

4.3.1 等效电路模型的建立 129

4.3.2 电化学反应电阻 131

4.3.3 溶液浓差阻抗 132

4.3.4 电极等效电路的简化 133

4.4 暂态的研究方法 135

4.5 电流阶跃法（current step） 136

4.5.1 电流阶跃下的电极响应特点 137

4.5.2 小幅度电流阶跃测量法 138

4.5.3 浓差极化存在时的电流阶跃法 141

4.6 双电流脉冲法 146

4.7 电势阶跃法 147

4.7.1 电势阶跃下的电流响应特点 147

4.7.2 小幅度电势阶跃法测量法 148

4.7.3 浓差极化存在时的电势阶跃法 150

4.8 计时库仑法 153

4.8.1 单电势阶跃下的计时库仑法 153

4.8.2 双电势阶跃下的计时库仑法 154

4.9 电量阶跃法 155

4.10 电势扫描法 156

4.10.1 电势扫描中的电流响应特点 157

4.10.2 小幅度三角波扫描的极限简化处理 157

4.10.3 大幅度线性电势扫描法 159

参考文献 164

第5章 伏安测试与分析 169

5.1 循环伏安法 169

5.1.1 可逆体系 169

5.1.2 准可逆和不可逆体系 171

5.1.3 复杂电极过程的循环伏安法 172

5.1.4 多步电荷转移体系的循环伏安行为 177

5.1.5 循环伏安测定的影响因素 181

5.1.6 循环伏安的应用 189

5.2 溶出分析法 196

5.2.1 阳极溶出伏安法 197

5.2.2 溶出电势测定法分析 198

5.2.3 吸附溶出伏安法和吸附溶出电势法 199

5.2.4 阴极溶出伏安法 200

5.3 脉冲伏安法 201

5.3.1 断续极谱法 201

5.3.2 常规脉冲伏安法 203

5.3.3 差分脉冲伏安法 203

5.3.4 方波伏安法 205

参考文献 206

第6章 电化学阻抗谱 212

6.1 有关复数和电工学知识 213

6.1.1 复数 213

6.1.2 电工学相关知识 214

6.2 电解池的等效电路 216

6.3 理想极化电极的电化学阻抗谱 218

6.3.1 Nyquist图 218

6.3.2 Bode图 218

6.4 溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱 219

6.4.1 Nyquist图 220

6.4.2 Bode图 220

6.5 溶液电阻不能忽略的电化学极化电极的电化学阻抗谱 222

6.5.1 Nyquist图 222

6.5.2 Bode图 223

6.6 电化学极化和浓差极化同时存在的电极的电化学阻抗谱 224

6.6.1 电极的等效电路 224

6.6.2 浓差极化电阻Rw和电容Cw 225

6.6.3 Nyquist图 226

6.6.4 Bode图 228

6.7 阻抗谱中的半圆旋转现象 230

6.8 阻抗实验注意点和阻抗谱分析思路 233

6.8.1 阻抗实验注意点 233

6.8.2 阻抗谱的分析思路 234

6.9 电化学阻抗谱的应用 236

6.9.1 在金属电沉积研究中的应用 236

6.9.2 在电化学反应机理和电化学参数测量中的应用 244

6.9.3 在腐蚀科学研究中应用 247

6.9.4 在化学电源研究中的应用 252

参考文献 255

第7章 电化学噪声 259

7.1 电化学噪声的基础知识 259

7.1.1 电化学噪声的简介 259

7.1.2 噪声的分类 261

7.2 电化学噪声的测量原理和装置 263

7.3 电化学噪声的数据分析 266

7.3.1 电化学噪声数据的预处理 266

7.3.2 统计分析法 268

7.3.3 频域分析法 275

7.3.4 小波分析 285

7.3.5 分形理论分析 289

7.4 发展前景及存在问题 290

参考文献 291

第8章 微电极技术 295

8.1 微电极的分类与制备 295

8.1.1 微盘电极 296

8.1.2 微柱电极 296

8.1.3 球形电极 296

8.1.4 微圆环电极 296

8.1.5 微阵列电极 297

8.1.6 超微电极的化学修饰 298

8.2 微电极的电化学特征 298

8.2.1 微电极的物质传输 298

8.2.2 微电极上电化学过程的时间常数 299

8.2.3 微电极体系的IR降 300

8.3 化学修饰微电极 300

8.3.1 化学修饰电极的类型 300

8.3.2 化学修饰电极的应用 301

8.4 超微电极的应用 302

8.4.1 微电极在扫描探针显微镜中的应用 302

8.4.2 微电极在固体电化学中的应用 303

8.4.3 微电极用于生物细胞分析 303

8.4.4 微电极用于痕量物质的测定 304

8.4.5 电化学动力学参数的测定 304

参考文献 305

第9章 电化学扫描探针技术 309

9.1 扫描隧道显微镜 309

9.1.1 STM基本原理和针尖制备 309

9.1.2 STM的电化学应用 312

9.2 原子力显微镜 312

9.2.1 AFM基础知识 313

9.2.2 AFM在电化学研究中的应用 313

9.3 扫描电化学显微镜 314

9.3.1 基本原理 314

9.3.2 工作模式 315

9.3.3 渐近曲线 317

9.3.4 SECM的应用 318

9.3.5 SECM的发展前景 320

参考文献 321

第10章 电化学中的光谱技术 326

10.1 概述 326

10.2 紫外—可见光谱电化学技术 327

10.2.1 透射光谱技术 327

10.2.2 镜面反射光谱技术 329

10.3 红外光谱电化学技术 330

10.3.1 金属表面的红外反射及表面选律 330

10.3.2 红外光谱电化学技术电解池 331

10.3.3 红外光谱电化学实验技术 331

10.4 拉曼光谱电化学技术 335

10.4.1 表面增强拉曼散射光谱技术 335

10.4.2 共振拉曼光谱技术 339

参考文献 339

第11章 与电化学相关的其他界面分析技术 342

11.1 电化学石英晶体微天平 342

11.1.1 基本原理与仪器 342

11.1.2 EQCM的应用 343

11.2 磁共振方法 344

11.2.1 基本原理与仪器 344

11.2.2 磁共振方法在电化学的应用 345

11.3 X射线法 346

11.3.1 X射线吸收光谱 346

11.3.2 X射线衍射光谱 347

11.4 电子与离子能谱分析 349

11.4.1 X射线光电子能谱 349

11.4.2 俄歇电子能谱 350

11.4.3 低能电子衍射 350

11.4.4 高分辨率电子能量损失谱 351

参考文献 352

附录1 标准电极电势 353

附录2 常用有机溶剂的精制方法 355

参考书籍 357