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第1章 电极系统与电极结构 1

1.1 电极系统、电极电位 1

1.2 电极反应的特点 7

1.3 电极界面的双电层结构 9

1.3.1 双电层的形成 9

1.3.2 电毛细管曲线和双电层电容 10

1.3.3 电极／溶液界面上的吸附现象 13

1.3.4 双电层结构模型 18

参考文献 21

第2章 电化学测量基础 22

2.1 单电极反应的动力学方程 22

2.1.1 电极过程与控制步骤 22

2.1.2 传质方式 23

2.1.3 稳态扩散 24

2.1.4 非稳态扩散 27

2.1.5 电化学极化条件下的动力学方程 27

2.1.6 浓差极化条件下的动力学方程 35

2.1.7 混合极化条件下的动力学方程 37

2.1.8 多电子转移步骤和复杂电极过程 39

2.2 腐蚀金属电极的极化曲线方程 40

2.2.1 混合电位与电极反应耦合 40

2.2.2 腐蚀金属电极的极化曲线方程 43

2.3 半导体电极 45

2.3.1 能带模型 45

2.3.2 半导体／电解质界面 48

2.3.3 无光照下半导体电极反应动力学 51

2.3.4 半导体电极的光效应 54

2.3.5 半导体电极与金属电极的差别 55

2.4 电化学信号的测量 55

2.4.1 电极电位的测量 56

2.4.2 极化电流的测量和控制 57

2.4.3 工作电极 60

2.4.4 参比电极 64

2.4.5 Luggin毛细管 66

2.4.6 电解质溶液 67

2.4.7 辅助电极 68

2.4.8 盐桥 68

2.4.9 电解池 69

参考文献 72

第3章 稳态测量技术 73

3.1 电化学过程的分类 73

3.2 稳态过程 74

3.2.1 稳态 74

3.2.2 稳态过程的特点 75

3.3 稳态极化测量的分类 77

3.4 恒电势稳态测量 78

3.5 恒电流稳态测量 79

3.6 稳态测量数据处理 79

3.7 稳态测量方法在电极过程动力学研究中的应用 84

3.7.1 测定电极过程动力学参数 84

3.7.2 测定电极反应活化能 87

3.7.3 评价化学电源及其活性材料放电性能 87

3.8 金属电沉积中Hull Cell的阴极电流分布规律 89

3.8.1 理论模型 89

3.8.2 在金属电沉积中的应用 93

3.9 稳态测量技术在腐蚀电化学研究中的应用 95

3.9.1 金属的钝化 95

3.9.2 缓蚀剂及其缓蚀机理 97

3.9.3 稳态测量技术在钢筋混凝土研究中的应用 104

附录 Qrigin自定义函数拟合 106

参考文献 106

第4章 暂态测量技术 108

4.1 暂态过程 108

4.2 暂态测量技术的分类 109

4.3 控制电流暂态测量技术 113

4.3.1 控制电流暂态测量技术的分类 113

4.3.2 恒电流阶跃法 113

4.3.3 电化学控制条件下的对称方波电流法 120

4.3.4 电化学控制条件下的双脉冲电流法 121

4.4 控制电位暂态测量技术 122

4.4.1 控制电位暂态测量技术的分类 122

4.4.2 恒电位阶跃法 124

4.4.3 电化学控制条件下的对称方波电位法 129

4.4.4 线性电位扫描法 130

4.4.5 三角波电位扫描法 134

4.5 控制电量测试技术 141

4.6 暂态测量的数据处理 142

4.6.1 多个状态变量线性体系恒电位阶跃测量 142

4.6.2 暂态测量数据的数值模拟——有限差分法 146

4.7 暂态测量技术在金属阳极氧化研究中的应用 149

4.8 暂态测量技术在金属腐蚀研究中的应用 152

4.8.1 恒电量法 152

4.8.2 电位阶跃 153

4.8.3 电流阶跃 155

4.8.4 循环伏安 157

参考文献 158

第5章 电化学阻抗谱技术 160

5.1 电化学阻抗谱的基本概念 160

5.1.1 阻抗与导纳 160

5.1.2 电化学阻抗谱 162

5.1.3 等效电路、等效元件及其连接方式 162

5.1.4 Kramers-Kronig转换 167

5.1.5 法拉第导纳的数学模型 169

5.1.6 混合电位下的电化学阻抗谱 172

5.1.7 电化学阻抗谱的时间常数 174

5.1.8 扩散过程引起的阻抗 175

5.2 电化学阻抗谱的测量方法 180

5.2.1 以正弦波激励信号测量交流阻抗的方法 180

5.2.2 时-频转换 184

5.3 电化学阻抗谱的数据处理和解析 193

5.3.1 阻抗数据处理的目的与途径 193

5.3.2 阻纳数据的非线性最小二乘法拟合原理 194

5.3.3 等效电路法 195

参考文献 203

第6章 电化学阻抗谱技术在电化学研究中的应用 203

6.1 电化学阻抗谱技术在金属腐蚀研究中的应用 204

6.1.1 电化学阻抗谱技术在阳极溶解和缓蚀剂研究中的应用 204

6.1.2 电化学阻抗谱技术在金属阳极氧化研究中的应用 226

6.1.3 电化学阻抗谱技术在局部腐蚀研究中的应用 229

6.1.4 涂层／金属体系的EIS模型及其演化 256

6.1.5 涂层防护性能的EIS评价 264

6.1.6 水及侵蚀性粒子在涂层中传输行为的EIS研究 268

6.1.7 局部电化学阻抗谱 282

6.2 电化学阻抗谱技术在化学电源研究中的应用 286

6.3 电化学阻抗谱技术在光电化学中的应用 293

6.3.1 在半导体电极能带结构等参数确定中的应用 293

6.3.2 在光电催化反应中的应用 294

6.3.3 在染料敏化太阳能电池研究中的应用 295

参考文献 297

第7章 电化学噪声技术原理 300

7.1 电化学噪声的分类 300

7.2 电化学噪声的测定 302

7.3 电化学噪声的分析 303

7.3.1 频域分析 303

7.3.2 时域分析 309

7.3.3 电化学噪声的分形分析 311

7.3.4 电化学噪声的小波分析 313

7.3.5 腐蚀指标SE和SG 318

7.3.6 电化学发射光谱法 326

7.4 材料腐蚀EN研究的数据量化处理及测量中的常见问题 327

参考文献 329

第8章 电化学噪声技术的应用 333

8.1 电化学噪声技术在金属腐蚀研究中的应用 333

8.1.1 点蚀的特征 333

8.1.2 点蚀过程的电化学噪声机制 336

8.1.3 非稳定点蚀和稳定点蚀的区分 339

8.1.4 材料应力腐蚀和裂蚀等局部腐蚀的EN特征 340

8.1.5 腐蚀类型及其转换的电化学噪声研究 342

8.1.6 电化学噪声在金属自然环境模拟研究中的应用 351

8.2 电化学噪声技术在涂层性能评价和缓蚀剂筛选研究中的应用 368

8.3 电化学噪声在金属电沉积研究中的应用 369

8.3.1 金属电沉积噪声与镀层结构的关系 369

8.3.2 金属电沉积噪声特征与电沉积速率控制步骤的关系 370

8.3.3 2D/3D成核生长过程的电化学噪声特征 370

8.4 电化学噪声在化学电源及其它领域中的应用 381

8.5 展望 381

参考文献 382