电化学基础与测试技术PDF电子书下载

第1章 电化学与电化学测试技术简介 1

1.1 电化学科学及其应用 1

1.1.1 电化学研究对象 1

1.1.2 电化学科学发展历程 2

1.1.3 电化学应用 4

1.2 电化学测试技术及其应用 5

1.2.1 电化学测试技术的发展 7

1.2.2 电化学分析测试系统概况 9

1.2.3 电化学测试技术应用简介 11

第2章 电化学热力学 14

2.1 电化学热力学基础 14

2.2 相间电位和电极电位 16

2.2.1 相间电位的形成 16

2.2.2 离子双电层的特点 17

2.2.3 相电位及相间电位的表征 17

2.2.4 不同类型的相间电位 19

2.2.5 电极反应的平衡条件 22

2.2.6 电极电位的测量及其物理意义 23

2.3 电化学体系简介 24

2.3.1 原电池 24

2.3.2 电解池 25

2.3.3 腐蚀电池 26

2.4 电化学热力学 26

2.4.1 可逆电化学过程热力学 26

2.4.2 不可逆电化学过程热力学 28

第3章 电极／溶液界面结构与性质 33

3.1 概述 33

3.1.1 电极／溶液界面结构及性质研究意义和方法 33

3.1.2 理想不极化电极和理想极化电极 34

3.2 电毛细现象 35

3.2.1 电毛细曲线及其测定 35

3.2.2 电毛细曲线微分方程 36

3.2.3 离子表面剩余量 37

3.3 双电层的微分电容 39

3.3.1 微分电容的测量 39

3.3.2 电解池的设计 40

3.3.3 微分电容曲线的特点 40

3.4 零电荷电位 41

3.5 离子双电层结构 42

3.5.1 Stern双电层理论 44

3.5.2 双电层方程求解及讨论 46

3.5.3 紧密层结构 50

3.6 电极溶液界面吸附现象 52

3.6.1 无机阴离子特性吸附 52

3.6.2 有机物吸附 55

3.6.3 氢原子和氧原子的吸附 59

第4章 液相传质过程动力学 63

4.1 电极过程概述及极化现象 63

4.1.1 电极过程的基本历程 63

4.1.2 电极过程的速度控制步骤 64

4.1.3 准平衡态 66

4.1.4 电极过程的特征 66

4.1.5 电极过程的极化现象 67

4.2 液相传质 69

4.2.1 液相传质的三种方式 70

4.2.2 液相传质三种方式的相对比较 72

4.2.3 液相传质三种方式的相互影响 74

4.3 稳态扩散过程 74

4.3.1 理想条件下的稳态扩散 74

4.3.2 真实条件下的稳态扩散过程 76

4.3.3 电迁移对稳态扩散过程的影响 78

4.4 浓差极化规律及判别方法 80

4.4.1 浓差极化的规律 80

4.4.2 浓差极化的判别方法 82

4.5 非稳态扩散过程 83

4.5.1 Fick第二定律 83

4.5.2 平面电极上的非稳态扩散 84

4.5.3 球形电极上的非稳态扩散 90

第5章 电极反应动力学 94

5.1 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响 94

5.1.1 电极电位对电子转移步骤活化能的影响 94

5.1.2 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响 97

5.2 电子转移步骤的基本动力学参数 99

5.2.1 交换电流密度i0 99

5.2.2 交换电流密度与电极反应的动力学特性 100

5.2.3 电极反应速度常数K 102

5.3 稳态电化学极化规律 103

5.3.1 电化学极化的经验关系 103

5.3.2 巴特勒-伏尔摩（Butler-Volmer）方程 104

5.3.3 高过电位下的电化学极化规律 105

5.3.4 低过电位下的电化学极化规律 106

5.3.5 稳态极化曲线法测量基本动力学参数 107

5.4 多电子电极反应 108

5.4.1 多电子电极反应 108

5.4.2 多电子转移步骤的动力学规律 109

5.5 双电层结构对电化学反应速度的影响（ψ1效应） 111

5.6 电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律 116

5.6.1 混合控制时的动力学规律 116

5.6.2 电化学极化规律和浓差极化规律的比较 119

第6章 稳态极化曲线测试技术 120

6.1 稳态及极化曲线 120

6.2 稳态极化曲线测试理论解析 122

6.2.1 稳态极化曲线测试条件选定依据 122

6.2.2 电化学极化极化曲线的解析 123

6.2.3 浓差极化极化曲线的解析 125

6.2.4 电化学极化与浓差极化同时并存的极化曲线的解析 127

6.3 稳态极化曲线测试 128

6.3.1 稳态极化曲线测试稳态条件的实现 128

6.3.2 控制电流法和控制电位法的实现与选择 129

6.3.3 阶跃法和慢扫描法测定稳态极化曲线的实现 132

6.3.4 三电极体系与电位、电流的测量 134

6.3.5 稳态极化曲线测试技术实务 136

6.4 稳态极化曲线的应用 143

第7章 控制电流暂态技术 146

7.1 暂态测试技术概述 146

7.1.1 暂态和暂态过程特点 146

7.1.2 暂态过程的等效电路描述和分析 149

7.1.3 暂态测试技术的分类 154

7.1.4 暂态测试技术的特点 155

7.2 控制电流暂态测试理论解析 156

7.2.1 控制电流暂态测试技术概述 156

7.2.2 电化学极化控制下电流暂态测试技术解析 158

7.2.3 浓差极化控制下电流暂态测试技术解析 165

7.3 恒电流充电法研究电极表面覆盖层 168

7.4 控制电流暂态测试 170

7.4.1 测试设计 170

7.4.2 测试线路及设备 171

7.4.3 测试技术实务 173

7.5 控制电流暂态的应用 173

第8章 控制电位暂态技术 176

8.1 概述 176

8.1.1 具有电位突跃的控制电位暂态过程的特点 176

8.1.2 线性电位扫描过程的特点 177

8.2 控制电位阶跃暂态测试解析 179

8.2.1 电化学极化控制下的小幅度电位阶跃 179

8.2.2 浓差极化及吸附情况下的电位阶跃 183

8.2.3 计时安培（电流）反向法解析 186

8.2.4 计时库仑（电量）法解析 188

8.3 线性电位扫描伏安法测试解析 190

8.3.1 电化学极化控制下的小幅度三角波电位扫描 190

8.3.2 浓差极化存在时的单程线性电位扫描伏安法 193

8.4 控制电位暂态测试技术 197

8.4.1 测试要求及实现 197

8.4.2 测试技术实务 199

8.5 控制电位暂态测试技术的应用 199

第9章 电化学交流阻抗测试技术 207

9.1 交流阻抗测试基础概述 207

9.1.1 电化学系统交流阻抗的含义 207

9.1.2 正弦交流电路基础 208

9.1.3 电化学阻抗谱的种类 211

9.1.4 电化学系统的等效电路 212

9.1.5 电化学交流阻抗法的特点 214

9.1.6 简单复合元件的阻纳特性 215

9.2 电化学极化控制下的简单电极体系的交流阻抗特性 220

9.2.1 电极阻抗与等效电路的关系 220

9.2.2 频谱法 220

9.2.3 复数平面图法 221

9.3 浓差极化控制下的简单电极体系的交流阻抗特性 224

9.3.1 可逆电极反应的Faraday阻抗 225

9.3.2 准可逆与完全不可逆电极反应的Faraday阻抗 226

9.3.3 电化学极化和浓差极化同时存在时的复数平面图 228

9.4 电极反应表面过程的Faraday阻抗 230

9.5 电化学阻抗数据测量技术 233

9.5.1 频率域测试技术 234

9.5.2 时间域测试技术 236

9.6 电化学阻抗数据处理 238

9.7 电化学阻抗测试技术 241

9.8 电化学阻抗测试技术的应用 242

9.9 交流伏安法简介 248

9.9.1 交流（AC）极谱法 248

9.9.2 交流（AC）伏安法 250

第10章 电化学噪声分析技术 251

10.1 电化学噪声的发展 251

10.2 电化学噪声测试原理 252

10.2.1 电化学噪声分类 252

10.2.2 电化学噪声测定 253

10.2.3 电化学噪声分析原理 254

10.3 电化学噪声测试技术 258

10.3.1 电化学噪声测试的影响因素 259

10.3.2 测试参数的选定 260

10.3.3 测试注意要点 261

10.4 电化学噪声测试应用 261

10.4.1 电化学噪声在腐蚀科学中的应用 261

10.4.2 电化学噪声在化学电源和金属电沉积等其他领域中的应用 265

第11章 强制对流测试技术 267

11.1 概述 267

11.2 旋转圆盘和环-盘电极测试技术 269

11.2.1 旋转圆盘电极测试原理 269

11.2.2 旋转圆盘电极制作 272

11.2.3 旋转圆盘电极应用 273

11.2.4 旋转环-盘电极 275

11.3 滴汞电极测试技术 277

11.3.1 滴汞电极 277

11.3.2 滴汞电极基本性质 278

11.3.3 滴汞电极的扩散极谱电流——依科维奇（Ilkovic）公式 279

11.3.4 极谱波 281

11.4 强制对流测试技术实务 282

第12章 电化学测量体系设计与组建 284

12.1 电化学测试电解池体系设计与安装 284

12.1.1 电解池体系组建原则 284

12.1.2 电解池 286

12.1.3 电极 288

12.1.4 盐桥 302

12.1.5 Luggin毛细管 305

12.1.6 溶液纯度 307

12.2 电化学测试仪器 307

12.2.1 恒电位仪基本电路原理及性能 308

12.2.2 恒电流仪基本电路原理 315

12.2.3 计算机控制下的电化学综合测试体系 316

12.3 电化学测试体系故障查排 319

参考文献 322