电化学研究方法PDF电子书下载

第一章 绪论 1

1-1 电化学科学的发展 1

一、电化学研究的对象 1

二、电化学的形成 1

三、电化学发展的三个阶段 1

四、电化学的发展动向 3

1-2 电极过程的特征 4

一、电池反应和电极过程 4

二、电极过程的特征 5

三、三电极法 5

四、电极过程的基本历程 6

五、速控步骤 7

1-3 电极极化 8

一、电极极化现象 8

二、超电势 8

三、电极反应速度 8

四、极化曲线 9

五、研究极化曲线的作用 9

1-4 电化学研究的内容和方法 10

一、电化学研究的主要内容 10

二、电化学研究的目的 10

三、电化学的一般研究方法 10

四、电化学的常用测定方法 12

五、电化学反应机理研究示例——Kolbe反应机理的波谱现场电化学研究 14

第二章 稳态液相传质步骤的特征 19

2-1 研究液相传质特征的意义 19

2-2 液相传质的方式 20

一、液相传质的三种方式 20

二、液相传质基本方程 22

2-3 稳态扩散传质过程的特征 23

一、稳态扩散与暂态扩散 23

二、理想情况下的稳态扩散过程 24

三、实际情况下的稳态扩散过程 26

2-4 稳态浓差极化的曲线和方程 29

一、扩控浓差极化方程 29

二、扩散步骤控制时的特征 35

2-5 电迁移对扩散电流的影响 36

一、定性剖析 36

二、定量关系 37

三、一般规律 38

四、加入足量惰性电解质，可忽略电迁移的定量说明 39

第三章 稳态电荷转移步骤的特征 40

3-1 电化学极化概述 40

一、电化学极化的基本方程 40

二、电化学极化的特征 41

三、电化学反应的“表观活化能” 41

3-2 电极电势对稳态电极反应速度的影响 42

一、改变电极电势影响电极反应速度的两种方式 42

二、改变电极电势对电极反应活化能的影响 43

三、改变电极电势对电极反应速度的影响——电化学反应步骤的动力学方程 45

3-3 稳态电荷转移步骤的基本动力学参数 48

一、传递系数α和β 48

二、交换电流密度i0 48

三、标准电极反应速度常数K 49

四、i0和K的关系 50

3-4 电化学平衡和电化学极化的特征 51

一、电化学平衡的特征 51

二、电化学极化的特征 52

三、从极化曲线测定电极反应的动力学参数 55

3-5 浓差极化和电化学极化并存时的特征 56

一、混控时电极反应速度的动力学方程 56

二、混控时的动力学分析 57

3-6 浓差极化特征和电化学极化特征的比较 58

第四章 稳态过程的旋转圆盘电极研究方法 60

4-1 旋转圆盘电极概述 60

一、旋转圆盘电极（RDE）的结构 60

二、旋转圆盘电极的作用原理 61

三、旋转圆盘电极的设计要求 62

4-2 旋转圆盘电极上的特征和应用 62

一、旋转圆盘电极上扩控时的特征 62

二、旋转圆盘电极上混控时的特征及应用 64

4-3 旋转圆盘——圆环电极（RRDE）概述 68

一、旋转圆盘——圆环电极的结构 68

二、旋转圆盘——圆环电极的作用 69

第五章 暂态电极过程特征 71

5-1 稳态和暂态电极过程概述 71

一、两者的区别 71

二、影响建立稳态电极过程的因素 71

5-2　扩散控制的暂态电极过程的特征 72

一、平面电极上（一维线性）暂态扩散过程 72

二、球状电极上的（对称球面）暂态扩散过程 75

5-3 混合控制的暂态电极过程的特征 76

一、电流阶跃法下的特征 76

二、电势阶跃法下的特征 77

5-4　界面双电层对暂态电极过程的影响 78

一、电流阶跃法下的影响 78

二、电势阶跃法下的影响 79

5-5 暂态快速测定动力学参数 80

一、用电流阶跃法测定 81

二、用电势阶跃法测定 82

第六章 暂态过程的电势扫描研究方法 84

6-1 电势扫描法的一般原理 84

一、电势扫描法的含义 84

二、电势扫描法的测定线路 85

三、电势扫描法的原理 85

6-2 电势单扫描的特征 88

一、扩散步骤控制的可逆过程 88

二、电化学步骤控制的完全不可逆过程 91

三、混合控制的部分可逆过程 93

四、同一体系中的关系 94

6-3 电势循环扫描的特征 95

一、循环电势扫描曲线的峰值确定 95

二、扩控的可逆过程的特征 97

三、混控的部分可逆过程的特征 97

6-4 影响电势扫描的一些因素 98

一、电极／溶液界面双电层电容的影响 98

二、溶液未补偿电阻的影响 99

三、两者的影响 99

6-5 电势扫描法的一些应用 99

一、对新体系的反应机理的探索 99

二、判断电极反应是否可逆 100

三、测定动力学参量 101

四、判断电化学—化学偶联反应 102

五、判断催化反应 103

六、判断电极表面强、弱吸附 104

第七章 暂态过程的交流阻抗研究方法 105

7-1 交流阻抗法概述 105

一、交流阻抗法 105

二、电解池的等效电路 106

7-2　线性元件电路的交流阻抗 108

一、交流电的表示方法 108

二、线性元件的交流阻抗 110

7-3 电极过程的电解阻抗 114

一、正弦交流电引起的电极表面浓度变化 114

二、扩控电极过程的电解阻抗——瓦伯Warburg阻抗 115

三、电控电极过程的电解阻抗 117

四、混控电极过程的电解阻抗 118

7-4 电极体系的复数阻抗图及动力学参数测定 118

一、电极体系的等效电路 119

二、电极体系的复数阻抗 119

三、动力学参数测定 121

7-5 交流阻抗法在反应机理研究方面的一些应用 123

一、电化学吸附的交流阻抗 123

二、有吸附中间产物电极反应的交流阻抗 125

第八章 金属腐蚀电化学 129

8-1　金属腐蚀概述 129

一、金属腐蚀及研究意义 129

二、腐蚀的分类 129

三、腐蚀速度的表示方法 130

8-2　金属腐蚀的倾向 131

一、标准电极电势表 131

二、电偶序 131

三、电位-pH图 132

8-3 电化学腐蚀电池 135

一、腐蚀电池 135

二、微腐蚀电池 136

三、宏腐蚀电池 136

8-4 腐蚀电极过程的特征 137

一、腐蚀极化图——Evans图 137

二、析氢腐蚀的特征 138

三、吸氧腐蚀的特征 139

8-5　金属腐蚀速度的电化学测量 141

一、极化曲线外延法 141

二、线性极化法 143

三、三点法和四点法 145

四、扫描微电极法 146

8-6　金属防腐 147

一、金属防腐的一般措施 147

二、缓蚀剂防腐 148

三、电化学防腐 151

8-7　金属的钝化 154

一、钝化现象 154

二、钝化的影响因素 155

三、钝化的机理 155

8-8　金属在土壤中的电化学腐蚀 156

一、土壤的组成和性质 156

二、土壤腐蚀的特点 157

三、土壤腐蚀的方式 159

8-9　金属腐蚀电化学研究示例——钨酸盐与苯并三唑对X70钢协同缓蚀作用的研究 160

一、腐蚀电化学研究方法 161

二、实验结果及讨论 161

第九章　环境电化学 165

9-1 环境电化学概述 165

一、环境电化学及其常用研究方法 165

二、电化学方法治理环境污染物的优点 165

三、污染物电化学治理的分类 166

9-2 污水的电化学治理 167

一、不溶性阳极氧化法 167

二、阴极还原法 170

三、铁阳极溶解还原法 171

四、电解凝聚法 172

五、电浮离法 173

六、隔膜电解法 174

七、电渗析法 174

八、内电解法 176

9-3 气体污染物的电化学治理 177

一、气体污染物治理的一般方法 177

二、H2S的电化学治理 177

三、SO2的电化学治理 179

四、CO2的电化学治理 181

五、NOx的电化学治理 182

9-4 环境监测的电化学分析法 183

一、电化学分析概述 184

二、电化学分析的类型 184

三、电化学分析的优点 184

四、伏安分析法 185

五、极谱法 186

六、线性扫描伏安法 187

七、方波伏安法 188

八、脉冲伏安法 189

九、溶出伏安法 190

9-5 环境电化学监测研究示例——方波溶出伏安法同时测定废水中微量的锌、镉、铅和铜 191

一、实验方法 192

二、结果与讨论 192

三、结论 195

第十章 化学修饰电极电化学 196

10-1 化学修饰电极 196

一、修饰电极的含义 196

二、修饰电极的特性 196

三、修饰电极的功能 196

四、修饰电极的应用 197

10-2 化学修饰电极的电催化 198

一、修饰电极电催化的含义 198

二、修饰电极电催化的特征 198

三、修饰电极电催化的类型和原理 199

四、修饰电极电催化的影响因素 200

10-3 修饰电极的制备 201

一、修饰电极制备的常用方法 201

二、修饰电极的基底电极材料 201

三、共价键合法制备修饰电极 204

四、吸附法制备修饰电极 208

五、聚合物薄膜法制备修饰电极 211

六、组合法制备修饰电极 213

10-4 化学修饰电极的电催化功能的表征 215

一、稳态极化曲线法表征电催化 216

二、循环伏安法表征电催化 217

三、旋转圆盘是极法表征电催化 218

四、计时电位法表征电催化 220

10-5 化学修饰电极研究示例——多壁碳纳米管玻碳修饰电极测定维生素B6 220

一、多壁碳纳米管玻碳修饰电极（MWNT/GCME）的制备 220

二、MWNT/GCME的电化学行为 221

三、MWNT/GCME制备及VB6测定条件的优化 223

四、干扰实验 224

五、线性关系、检出限及电极重现性 224

六、维生素药片中VB6含量的测定 224

第十一章 有机物电化学合成 225

11-1 有机物电化学合成概述 225

一、有机物电化学合成的研究对象 225

二、有机电化学合成的类型 226

三、有机物电化学合成的形成和发展 227

四、有机物电化学合成的特征 228

11-2　有机物电化学合成技术 230

一、电解装置和电解方式 230

二、电化学反应器 233

三、电极 235

四、隔膜 239

五、介质 239

11-3 有机物电化学合成性能评价 240

一、电流效率 240

二、电解槽工作电压和电压效率 241

三、能耗及能量效率 245

四、转化率和产物收率 246

五、有机物电合成工业化 247

11-4　有机物电化学合成的发展方向 247

一、发展电解中特有反应的有机电合成 247

二、发展缩短工艺过程的有机电合成 247

三、发展使用廉价原料的有机电合成 247

四、发展间接的有机电合成 248

五、发展相转移有机电合成 249

六、发展三维电极有机电合成 249

七、发展修饰电极有机电合成 249

八、发展利用SPE法有机电合成 249

九、发展两极同时利用的成对有机电合成 250

十、发展生产高附加值产品的有机电合成 251

十一、发展能同时得到有机产品和电能的有机电合成 251

11-5 有机电合成示例——Kolbe反应 252

一、一元羧酸盐的电氧化反应 252

二、二元羧酸盐的电氧化反应 254

11-6 有机电合成研究示例——双环戊二烯基铁电化学合成的影响因素 256

一、电化学合成中的主要反应 256

二、电化学合成的实验方法 256

三、电化学合成的影响因素 257

四、电化学合成产品的鉴定 260

五、电化学合成的最佳条件 261

参考书目 262