基本信息

書名:電化學基礎教程

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作者:高鵬,朱永春 編

出版社：化學工業出版社

出版日期：2019-03-01

ISBN：9787122333568

字數：400000

頁碼：244

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

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編輯推薦

內容提要

《電化學基礎教程》（第二版）繫統介紹了電化學的基本原理、方法及應用，注重物理化學與電化學的知識體繫銜接，重視基本概念的闡述，內容新穎、難易適中。全書分為四個部分，部分介紹電化學體繫的組成以及導體和液、固態電解質的性質（～3章）；第二部分介紹電化學熱力學原理以及電極/溶液界面雙電層的結構、性質和研究方法（第4、5章）；第三部分介紹電極過程動力學基本原理及研究方法（第6～9章）；第四部分介紹化學電源、電鍍、電解、腐蝕防護等領域一些實際電極過程的基本原理（0章）。
《電化學基礎教程》（第二版）主要供高等院校應用化學、物理化學及相關專業作為電化學原理教材使用，也可供化學電源、表面處理、工業電解、腐蝕防護、電分析化學、材料電化學等領域的教學、科研、技術人員參考。

目錄

章 緒論1

1.1電化學簡介1

1.2電化學的歷史2

1.3電化學研究領域的發展4

1.4本書結構與學習方法6

復習題6



第2章 導體和電化學體繫7

2.1電學基礎知識7

2.1.1電場與電勢7

2.1.2導體及其在電場中的性質8

2.2兩類導體的導電機理9

2.2.1電子導體的導電機理9

2.2.2離子導體的導電機理10

2.3電化學體繫11

2.3.1兩類電化學裝置11

2.3.2從電子導電到離子導電的轉換12

2.4法拉第定律13

2.5實際電化學裝置的設計14

2.5.1實際電化學裝置的組成14

2.5.2實際電化學裝置設計示例15

復習題17



第3章 液態電解質與固態電解質18

3.1電解質溶液與離子水化18

3.1.1溶液中電解質的分類18

3.1.2水的結構與水化焓18

3.1.3離子的水化膜20

3.1.4固/液界面的水化膜21

3.2電解質溶液的活度22

3.2.1活度的概念22

3.2.2離子的平均活度23

3.2.3離子強度定律24

3.3電解質溶液的電遷移25

3.3.1電解質溶液的電導率25

3.3.2離子的淌度27

3.3.3離子遷移數29

3.3.4水溶液中質子的導電機制30

3.4電解質溶液的擴散31

3.4.1Fick定律31

3.4.2Fick第二定律33

3.4.3擴散繫數34

3.5電解質溶液的離子氛理論35

3.5.1離子氛的概念35

3.5.2松弛效應與電泳效應36

3.5.3盎薩格（Onsager）極限公式37

3.5.4交流電場和強電場對電解質電導的影響37

3.6無機固體電解質38

3.7聚合物電解質39

3.8熔鹽電解質41

3.8.1熔融電解質41

3.8.2室溫離子液體42

復習題43



第4章 電化學熱力學45

4.1相間電勢與可逆電池45

4.1.1內電勢與外電勢45

4.1.2界面電勢差47

4.1.3電化學勢與費米能級47

4.1.4可逆電池48

4.2電極電勢49

4.2.1氫標電極電勢與Nernst方程50

4.2.2氫標電極電勢在計算中的應用51

4.2.3可逆電極52

4.3液體接界電勢53

4.4離子選擇性電極55

4.4.1膜電勢55

4.4.2玻璃電極56

4.4.3其他類型的離子選擇性電極57

復習題59



第5章 雙電層60

5.1雙電層簡介60

5.1.1雙電層的形成60

5.1.2離子雙層的形成條件61

5.1.3理想極化電極與理想不極化電極62

5.2雙電層結構的研究方法63

5.2.1電毛細曲線63

5.2.2微分電容曲線65

5.2.3零電荷電勢67

5.2.4離子表面剩餘量68

5.3雙電層結構模型的發展69

5.3.1Helmholtz模型與Gouy-Chapman模型69

5.3.2Gouy-Chapman-Stern模型70

5.3.3Grahame模型與特性吸附76

5.3.4Bockris模型與溶劑層的影響79

5.4有機活性物質在電極表面的吸附80

5.4.1有機物的可逆吸附81

5.4.2有機物的不可逆吸附84

復習題84



第6章 電化學動力學概論86

6.1電極的極化86

6.1.1極化與過電勢86

6.1.2極化曲線與三電極體繫86

6.1.3穩態極化曲線的測量89

6.1.4電化學工作站90

6.2不可逆電化學裝置90

6.3電極過程與電極反應92

6.3.1電極過程歷程分析92

6.3.2電極反應的特點與種類93

6.4電極過程的速率控制步驟94

6.4.1速率控制步驟94

6.4.2常見極化類型96

6.4.3電極過程的特征及研究方法96

復習題97



第7章 電化學極化99

7.1電化學動力學理論基礎99

7.1.1化學動力學回顧99

7.1.2電子轉移的動態平衡與極化本質101

7.1.3電子轉移動力學理論發展簡介103

7.2電極動力學的Butler-Volmer模型104

7.2.1單電子反應的Butler-Volmer公式104

7.2.2傳遞繫數108

7.2.3標準速率常數108

7.2.4交換電流密度109

7.3單電子反應的電化學極化111

7.3.1電化學極化下的Butler-Volmer公式111

7.3.2Tafel公式111

7.3.3線性極化公式113

7.4多電子反應的電極動力學114

7.4.1多電子反應的Butler-Volmer公式114

7.4.2多電子反應的電化學極化117

7.4.3多電子反應中控制步驟的計算數118

7.5電極反應機理的研究118

7.5.1利用電化學極化曲線測量動力學參數119

7.5.2電極反應的級數120

7.5.3平衡態近似與電極反應歷程分析120

7.6分散層對電極反應速率的影響——ψ1效應122

7.6.1分散層電勢差對電極動力學的影響122

7.6.2考慮了ψ1電勢的動力學公式123

7.6.3過硫酸根離子還原極化曲線分析124

7.7平衡電勢與穩定電勢125

7.7.1穩定電勢125

7.7.2如何建立平衡電勢126

復習題127



第8章 濃度極化130

8.1液相傳質130

8.1.1液相傳質方式130

8.1.2液相傳質流量131

8.1.3支持電解質132

8.2擴散與擴散層133

8.2.1穩態擴散與非穩態擴散133

8.2.2擴散層134

8.3穩態擴散傳質規律135

8.3.1理想穩態擴散135

8.3.2穩態對流擴散136

8.4可逆電極反應的穩態濃度極化140

8.4.1產物不溶141

8.4.2產物可溶，且產物初始濃度為零142

8.4.3產物可溶，且產物初始濃度不為零144

8.5電化學極化與濃度極化共存時的穩態動力學規律145

8.5.1混合控制的穩態動力學公式146

8.5.2電化學極化和濃度極化特點比較148

8.6流體動力學方法簡介149

8.6.1旋轉圓盤電極149

8.6.2旋轉環盤電極152

8.7電遷移對擴散層中液相傳質的影響153

8.8表面轉化步驟對電極過程的影響155

8.8.1表面轉化步驟控制時的動力學公式156

8.8.2均相表面轉化與液相傳質共同控制時的動力學公式157

復習題159



第9章 基本暫態測量方法與極譜法161

9.1電勢階躍法161

9.1.1平面電極的大幅度電勢階躍163

9.1.2時間常數166

9.1.3微觀面積與表觀面積169

9.1.4球形電極的大幅度電勢階躍170

9.1.5微電極172

9.1.6準可逆和不可逆電極反應的電勢階躍174

9.2電流階躍法176

9.2.1電流階躍下的粒子濃度分布函數177

9.2.2可逆電極反應的電勢-時間曲線179

9.2.3不可逆電極反應的電勢-時間曲線181

9.2.4電極反應動力學參數測量方法小結182

9.3循環伏安法183

9.3.1掃描過程中的濃度分布曲線變化183

9.3.2可逆體繫的循環伏安曲線185

9.3.3準可逆和不可逆體繫的循環伏安曲線187

9.3.4吸脫附體繫的循環伏安曲線188

9.3.5雙層電容與溶液電阻對CV曲線的影響189

9.4電化學阻抗譜189

9.4.1電工學基礎知識190

9.4.2阻抗復平面圖191

9.4.3電化學體繫的等效電路與阻抗譜192

9.4.4阻抗譜的半圓旋轉現像與件195

9.4.5阻抗譜的數據處理與解析196

9.5滴汞電極與極譜法196

9.5.1滴汞電極197

9.5.2擴散極譜電流198

9.5.3極譜波200

復習題202



0章 實際電極過程204

10.1電催化概述204

10.2氫電極過程206

10.2.1氫在電極上的吸附206

10.2.2氫的陰極還原208

10.2.3氫的陽極氧化211

10.3氧電極過程213

10.3.1氧的陰極還原機理214

10.3.2氧在電極上的吸附216

10.3.3氧陰極還原的電催化劑216

10.3.4氧的陽極氧化機理218

10.4金屬陰極過程218

10.4.1金屬陰極過程基本特點219

10.4.2簡單金屬離子的陰極還原220

10.4.3金屬配離子的陰極還原221

10.4.4電結晶222

10.4.5電解法制備金屬粉末224

10.4.6電鑄225

10.5金屬陽極過程225

10.5.1正常的金屬陽極溶解過程225

10.5.2金屬的鈍化226

10.5.3金屬的自溶解228

10.5.4金屬腐蝕與防護230

10.5.5金屬電解加工與拋光233

10.5.6電池中鋅電極的陽極過程234

10.5.7鋁合金的陽極氧化235

復習題237



附錄 標準電極電勢表（298.15K，101.325kPa）239



習題答案241



參考文獻242



符號表243

作者介紹

高鵬，男，本科、碩士畢業於哈爾濱工業大學電化學專業，博士畢業於哈工大材料學專業，現在哈工大（威海）電化學專業任教，主講電化學原理、結構化學、化學電源工藝學等課程。主要研究方向為鋰離子電池材料，發表科研論文20餘篇，包括《Journal of Power Sources》等SCI-Top期刊。出版《從量子到宇宙》科普圖書一部，獲評2017年3月“中國好書”。

朱永明，男，德國基爾大學固態離子學博士，哈工大（威海）電化學專業教授，主講電化學原理、材料分析技術等課程。主要研究方向為鋰離子電池材料，發表SCI/EI論文20餘篇。參編專著《鈦及鈦合金表面處理技術和應用》，獲國家科學技術學術著作出版基金資助。

序言