第1章 电化学基本原理 1
1.1电化学热力学 1
1.1.1电极与电极反应 2
1.1.2界面电势差与液接电势 4
1.1.3可逆电池与能斯特方程 7
1.1.4法拉第定律与电化学工程 9
1.2双电层 10
1.2.1双电层的性质及其研究方法 12
1.2.2双电层的结构 14
1.3电极反应的基础动力学 16
1.3.1动力学基本理论 16
1.3.2电极过程的Butler-Volmer模型 18
1.3.3标准速率常数、交换电流密度和传递系数 20
1.3.4多电子步骤机理 22
1.3.5相间电势分布对电荷转移速率的影响 23
1.4电极体系中的传质过程 24
1.4.1稳态扩散 26
1.4.2非稳态扩散 29
1.5电极过程动力学 30
1.5.1极化条件对电极过程动力学的影响 30
1.5.2复杂电极过程 34
参考文献 36
第2章 电化学测量基础知识 38
2.1电极电势与测量体系 38
2.1.1电极电势 38
2.1.2三电极体系 40
2.1.3两回路 41
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
2.2.3溶解氧 47
2.3研究电极 48
2.3.1固体金属电极 48
2.3.2碳电极 54
2.3.3汞电极 58
2.3.4微电极 60
2.3.5化学修饰电极 63
2.4参比电极 64
2.4.1水溶液中常用的参比电极 65
2.4.2有机体系用参比电极 70
2.4.3熔融盐体系用参比电极 71
2.4.4微参比电极 72
2.4.5简易参比电极和全固态参比电极 72
2.5电解池与实验体系 73
2.5.1电解池的材料 73
2.5.2电解池的设计与各电极的配置 75
2.5.3实验室常用的电解池 76
2.6电化学测量仪器 78
2.6.1恒电势仪和电化学工作站 78
2.6.2电化学实验操作 79
实验内容 81
一、盐桥的制作 81
二、铂黑电极的制备 82
三、参比电极的制备 82
参考文献 84
第3章 稳态极化及研究方法 89
3.1稳态与稳态极化 89
3.1.1稳态 89
3.1.2稳态极化及其影响因素 90
3.1.3多个电对共轭时的电极的极化行为 92
3.2稳态极化曲线的测量 94
3.2.1准备工作 94
3.2.2恒电势法和恒电流法 94
3.2.3阶梯伏安法与慢扫描法 95
3.3稳态极化测量的数据处理 97
3.3.1电化学极化控制下的解析方法 98
3.3.2混合控制下的解析方法 100
3.4强制对流技术 101
3.4.1旋转圆盘电极 101
3.4.2旋转环盘电极 107
3.5稳态极化曲线的应用 113
3.5.1在电化学基础研究方面的应用 114
3.5.2在化学电源中的应用 116
3.5.3在电沉积中的应用 118
3.5.4在材料电化学及腐蚀机理研究中的应用 120
实验内容 121
一、稳态极化曲线的测定与分析 121
二、极化曲线法研究缓蚀剂对低碳钢及镀锌层析氢腐蚀的作用 123
参考文献 126
第4章 暂态基础和测量技术 128
4.1暂态与暂态电流 128
4.2非稳态扩散过程 129
4.2.1电势阶跃下的非稳态扩散 130
4.2.2电流阶跃下的非稳态扩散 132
4.3电化学等效电路 133
4.3.1电路模型的建立 133
4.3.2电化学反应电阻 135
4.3.3溶液浓度阻抗 136
4.3.4电极等效电路的简化 137
4.4暂态的研究方法 140
4.5电流阶跃法 140
4.5.1电流阶跃下的电极响应特点 141
4.5.2小幅度电流阶跃测量法 142
4.5.3浓度极化存在时的电流阶跃法 145
4.5.4过渡时间 148
4.5.5双电流阶跃法 149
4.6电势阶跃法 151
4.6.1电势阶跃下的电流响应特点 151
4.6.2小幅度电势阶跃测量法 151
4.6.3浓度极化存在时的电势阶跃法 154
4.6.4计时库仑法 157
4.6.5双电势阶跃下的计时库仑法 158
4.7电量阶跃法 160
实验内容 161
一、暂态法研究酸性溶液中KI/KIO3的化学反应动力学 161
二、暂态法研究I-3/I-在Pt电极上的氧化还原过程 165
参考文献 167
第5章 伏安法测量与分析 169
5.1线性电势扫描法 169
5.1.1电势扫描中的电流响应特点 169
5.1.2小幅度三角波扫描的极限简化处理 170
5.1.3大幅度线性电势扫描法 172
5.2循环伏安法 177
5.2.1简单体系的循环伏安行为 177
5.2.2复杂电极过程的循环伏安法 181
5.2.3多步电荷转移体系的循环伏安行为 187
5.2.4循环伏安测定的影响因素 192
5.2.5循环伏安法的应用 201
5.3溶出分析法 210
5.3.1阳极溶出伏安法 210
5.3.2电势溶出伏安法 212
5.3.3吸附溶出伏安法和吸附溶出电势法 213
5.3.4阴极溶出伏安法 214
5.4脉冲伏安法 215
5.4.1断续极谱法 216
5.4.2常规脉冲伏安法 217
5.4.3差分脉冲伏安法 218
5.4.4方波伏安法 220
实验内容 221
一、循环伏安法研究铁氰化钾和维生素C的电化学行为 221
二、锌钴共沉积过程的CV特征及合金镀层成分的电化学分析 224
参考文献 226
第6章 电化学阻抗谱 231
6.1电化学阻抗的基本知识 232
6.1.1阻抗和电子元件的阻抗 232
6.1.2电化学阻抗的定义与基本条件 235
6.2电极过程理论模型的EIS行为 236
6.2.1理想极化电极的EIS 236
6.2.2电化学极化时的EIS 238
6.2.3平面电极存在半无限扩散时的EIS 241
6.2.4其他扩散模型引起的阻抗 246
6.2.5弥散效应与常相位角元件Q 250
6.3电化学阻抗谱的测量 254
6.3.1电化学阻抗谱测试的实现方法 254
6.3.2电化学阻抗谱测试的主要参数与操作细节 256
6.4电化学阻抗谱的解析方法 258
6.4.1阻抗谱数据可靠性评估 258
6.4.2阻抗谱图直观解读 259
6.4.3图解分析与计算 261
6.4.4电化学阻抗谱的等效电路解析 261
6.4.5特定参数解析法 264
6.5电化学阻抗谱应用实例 266
6.5.1在电化学反应机理和电化学参数测量中的应用 266
6.5.2阴极电沉积过程中的EIS 268
6.5.3在腐蚀科学研究中应用 269
6.5.4在化学电源研究中的应用 274
实验内容 279
一、嵌入反应的电化学阻抗谱行为 279
二、有机涂层防护下的金属腐蚀过程的EIS行为 282
参考文献 284
第7章 电化学测量综合实验 288
7.1锌铝铬涂层和锌铝涂层的耐蚀性研究 288
一、实验原理 288
二、实验内容与数据整理 293
三、数据示例 295
四、思考与总结 296
7.2甲醇在Pt电极上的电化学氧化研究 296
一、实验原理 296
二、实验内容与数据整理 297
三、数据示例 298
四、思考与总结 299
7.3铝合金在高氯酸钠溶液中的点蚀行为研究 299
一、实验原理 299
二、实验内容与数据整理 301
三、数据示例 303
四、思考与总结 304
7.4添加剂在铜电沉积过程的作用研究 304
一、实验原理 304
二、实验内容与数据整理 305
三、数据示例 307
四、思考与总结 307
7.5三元正极材料的嵌锂脱锂行为研究 307
一、实验原理 307
二、实验内容与数据整理 309
三、数据示例 311
四、思考与总结 312
7.6石墨烯涂层铅笔石墨电极的电化学制备及其在全钒液流电池中的应用 312
一、实验原理 312
二、实验内容与数据整理 313
三、数据示例 316
四、思考与总结 316
7.7自组装膜修饰金三维纳米阵列电极在黄曲霉毒素检测中的应用 316
一、实验原理 316
二、实验内容与数据整理 317
三、数据示例 320
四、思考与总结 320
参考文献 320
一般性参考文献 322
附录 标准电极电势 323