电化学基础理论与测试方法PDF电子书下载

1 电化学基本知识 1

1.1 电化学研究对象与反应场所 1

1.1.1 电解池 1

1.1.2 原电池 2

1.2 电极种类 4

1.2.1 第一类电极 4

1.2.2 第二类电极 6

1.2.3 第三类电极 7

1.3 电极溶液界面的双电层结构 7

1.3.1 电极／溶液界面的基本结构 8

1.3.2 斯特恩（Stern）模型 10

1.3.3 紧密层的结构 16

1.4 原电池热力学 19

1.4.1 可逆电动势与电池反应的吉布斯函数变 19

1.4.2 由原电池电动势的温度系数计算电池反应的摩尔熵变 20

1.4.3 由原电池电动势及电动势的温度系统计算电池反应的摩尔焓变 20

1.4.4 计算原电池可逆放电时的反应热 20

1.5 原电极的基本方程——能斯特方程 21

1.6 极化与电子转移步骤基本动力学 22

1.6.1 电极的极化 22

1.6.2 测定极化曲线方法 22

1.6.3 电解池与原电池极化的差别 23

1.6.4 电极电位对电子转移步骤反应速度的影响 24

1.6.5 电子转移步骤的基本动力学参数 27

2 电化学测量实验基础 33

2.1 电极电位的测量 33

2.1.1 电极电位 33

2.1.2 电极电位的测量原理 34

2.2 通电时电极电位的测量 35

2.2.1 三电极体系 35

2.2.2 极化时电极电位测量和主要误差来源 36

2.3 辅助电极 37

2.4 参比电极 38

2.4.1 参比电极的主要性能 38

2.4.2 常用水溶液中的参比电极 38

2.5 研究电极 41

2.5.1 固体电极 41

2.5.2 滴汞电极 43

2.6 盐桥 44

2.7 电解池设计 45

3 电化学测试方法 48

3.1 控制电势阶跃技术 48

3.1.1 常用的阶跃电势波形 48

3.1.2 控制电势阶跃的电流－电势特征 49

3.1.3 扩散控制下的电势阶跃 49

3.1.4 计时电流法与计时库仑法 51

3.1.5 双电势阶跃 52

3.1.6 恒电势法应用 53

3.2 控制电流技术 57

3.2.1 控制电流阶跃过程的特点 57

3.2.2 常见的阶跃电流波形 58

3.2.3 控制电流阶跃的一般理论 59

3.2.4 控制电流阶跃的电势－时间曲线特征 61

3.2.5 控制电流技术的应用 62

3.3 脉冲技术 67

3.3.1 原理 68

3.3.2 常见的脉冲波形 68

3.3.3 库仑脉冲法 69

3.3.4 脉冲伏安法 69

3.3.5 脉冲伏安法的应用 73

3.4 线性电势扫描技术 73

3.4.1 线性电势扫描过程中响应电流的特点 73

3.4.2 线性电势扫描伏安法 75

3.4.3 循环伏安法 81

3.4.4 线性电势扫描技术的应用 84

3.5 交流阻抗技术 87

3.5.1 交流电路的基本性质 87

3.5.2 法拉第阻抗 92

3.5.3 由法拉第阻抗求动力学参数 94

3.5.4 交流电化学阻抗谱 95

3.5.5 交流伏安法 98

4 电化学实验常用仪器 102

4.1 运算放大器 102

4.2 由运算放大器构成的典型电路 103

4.2.1 电流跟随器 104

4.2.2 反相比例放大器 104

4.2.3 反相加法器 105

4.2.4 电流积分器 105

4.2.5 电压跟随器 106

4.3 电导率仪 107

4.3.1 工作原理 107

4.3.2 仪器的主要技术指标 108

4.3.3 使用方法 108

4.3.4 电极常数的测定法 109

4.4 酸度计 109

4.4.1 复合pH电极的结构和测量原理 110

4.4.2 酸度计 111

4.5 电位差计 112

4.5.1 直流电位差计 112

4.5.2 数字式电子电位差计 116

4.6 恒电位仪 117

4.6.1 工作原理 117

4.6.2 仪器的使用 119

4.7 恒电流仪 122

4.8 CHI系列电化学工作站 122

4.8.1 工作原理 122

4.8.2 实验测试方法 125

参考文献 128

附录 129