高等学校教材：电化学基础教程

第1章绪论

1.1电化学简介1

1.2电化学的历史2

1.3电化学研究领域的发展3

1.4本书结构与学习方法4

复习题5

第2章导体和电化学体系6

2.1电学基础知识6

2.1.1电场与电势6

2.1.2导体及其在电场中的性质7

2.2电子导体的导电机理8

2.3离子导体的导电机理9

2.3.1电解质溶液9

2.3.2熔融电解质和离子液体9

2.3.3无机固体电解质10

2.3.4聚合物电解质11

2.4电化学体系11

2.4.1两类电化学装置11

2.4.2从电子导电到离子导电的转换13

2.5法拉第定律14

复习题15

第3章电解质深液16

3.1离子水化16

3.1.1电解质的分类16

3.1.2水的结构与水化焓16

3.1.3离子的水化膜18

3.1.4固/液界面的水化膜19

3.2电解质溶液的活度20

3.2.1活度的概念20

3.2.2离子的平均活度21

3.2.3离子强度定律21

3.3电迁移22

3.3.1电解质溶液的电导率23

3.3.2离子的淌度24

3.3.3离子迁移数27

3.3.4水溶液中质子的导电机制28

3.4扩散29

3.4.1Fick第一定律29

3.4.2Fick第二定律31

3.4.3扩散系数32

3.5离子氛理论33

3.5.1离子氛的概念33

3.5.2松弛效应与电泳效应34

3.5.3盎萨格（Onsager）极限公式35

3.5.4交流电场和强电场对电解质电导的影响35

复习题36

第4章电化学热力学37

4.1相间电势与可逆电池37

4.1.1内电势与外电势37

4.1.2界面电势差38

4.1.3电化学势与费米能级39

4.1.4可逆电池40

4.2电极电势41

4.2.1氢标电极电势与Nernst方程41

4.2.2氢标电极电势在计算中的应用43

4.2.3可逆电极44

4.3液体接界电势45

4.4离子选择性电极47

4.4.1膜电势47

4.4.2玻璃电极48

4.4.3其他类型的离子选择性电极49

复习题50

第5章双电层52

5.1双电层简介52

5.1.1双电层的形成52

5.1.2离子双层的形成条件53

5.1.3理想极化电极与理想不极化电极54

5.2双电层结构的研究方法55

5.2.1电毛细曲线55

5.2.2微分电容曲线57

5.2.3零电荷电势59

5.2.4离子表面剩余量60

5.3双电层结构模型的发展61

5.3.1Helmholtz模型与Gouy.Chapman模型61

5.3.2Gouy.Chapman.Stern模型62

5.3.3Grahame模型与特性吸附68

5.3.4Bockris模型与溶剂层的影响71

5.4有机活性物质在电极表面的吸附72

5.4.1有机物的可逆吸附73

5.4.2有机物的不可逆吸附76

复习题76

第6章电化学动力学概论78

6.1电极的极化78

6.1.1极化与过电势78

6.1.2极化曲线与三电极体系78

6.1.3稳态极化曲线的测量80

6.2不可逆电化学装置82

6.3电极过程与电极反应83

6.3.1电极过程历程分析83

6.3.2电极反应的特点与种类85

6.4电极过程的速率控制步骤85

6.4.1速率控制步骤85

6.4.2常见极化类型87

6.4.3电极过程的特征及研究方法88

复习题89

第7章电化学极化90

7.1电化学动力学理论基础90

7.1.1化学动力学回顾90

7.1.2电子转移的动态平衡与极化本质92

7.1.3电子转移动力学理论发展简介94

7.2电极动力学的Butler.Volmer模型95

7.2.1单电子反应的Butler.Volmer公式95

7.2.2传递系数98

7.2.3标准速率常数99

7.2.4交换电流密度100

7.3单电子反应的电化学极化101

7.3.1电化学极化下的Butler.Volmer公式101

7.3.2Tafel公式102

7.3.3线性极化公式103

7.4多电子反应的电极动力学104

7.4.1多电子反应的Butler.Volmer公式105

7.4.2多电子反应的电化学极化107

7.5电极反应机理的研究108

7.5.1利用电化学极化曲线测量动力学参数108

7.5.2电极反应的级数109

7.5.3平衡态近似与电极反应历程分析110

7.6分散层对电极反应速率的影响――ψ1效应112

7.6.1分散层电势差对电极动力学的影响112

7.6.2考虑了ψ1电势的动力学公式113

7.6.3过硫酸根离子还原极化曲线分析113

7.7平衡电势与稳定电势115

7.7.1稳定电势115

7.7.2如何建立平衡电势116

复习题117

第8章浓度极化119

8.1液相传质119

8.1.1液相传质方式119

8.1.2液相传质流量120

8.1.3支持电解质121

8.2扩散与扩散层122

8.2.1稳态扩散与非稳态扩散122

8.2.2扩散层123

8.3稳态扩散传质规律123

8.3.1理想稳态扩散124

8.3.2稳态对流扩散125

8.4可逆电极反应的稳态浓度极化129

8.4.1产物不溶130

8.4.2产物可溶，且产物初始浓度为零131

8.4.3产物可溶，且产物初始浓度不为零132

8.4.4电化学极化和浓度极化特点比较134

8.5电化学极化与浓度极化共存时的稳态动力学规律134

8.6流体动力学方法简介137

8.6.1旋转圆盘电极137

8.6.2旋转环盘电极140

8.7电迁移对扩散层中液相传质的影响141

8.8表面转化步骤对电极过程的影响143

8.8.1表面转化步骤控制时的动力学公式143

8.8.2均相表面转化与液相传质共同控制时的动力学公式144

复习题146

第9章基本暂态测量方法与极谱法147

9.1电势阶跃法147

9.1.1平面电极的大幅度电势阶跃148

9.1.2时间常数152

9.1.3微观面积与表观面积155

9.1.4球形电极的半无限扩散156

9.1.5微电极158

9.1.6准可逆和不可逆电极反应的电势阶跃160

9.2电流阶跃法162

9.2.1电流阶跃下的粒子浓度分布函数163

9.2.2可逆电极反应的电势—时间曲线165

9.2.3不可逆电极反应的电势—时间曲线166

9.2.4电极反应动力学参数测量方法小结167

9.3滴汞电极与极谱法168

9.3.1滴汞电极168

9.3.2扩散极谱电流169

9.3.3极谱波171

复习题173

第10章实际电极过程175

10.1电催化概述175

10.2氢电极过程176

10.2.1氢在电极上的吸附177

10.2.2氢的阴极还原178

10.2.3氢的阳极氧化181

10.3氧电极过程183

10.3.1氧的阴极还原机理184

10.3.2氧在电极上的吸附185

10.3.3氧阴极还原的电催化剂187

10.3.4氧的阳极氧化机理188

10.4金属阴极过程188

10.4.1金属阴极过程基本特点189

10.4.2简单金属离子的阴极还原190

10.4.3金属配离子的阴极还原191

10.4.4电结晶192

10.4.5电解法制备金属粉末194

10.4.6电铸194

10.5金属阳极过程195

10.5.1正常的金属阳极溶解过程195

10.5.2金属的钝化196

10.5.3金属的自溶解197

10.5.4金属腐蚀与防护200

10.5.5金属电解加工与抛光202

10.5.6电池中锌电极的阳极过程203

10.5.7铝合金的阳极氧化204

复习题206

附录标准电极电势表（298.15K，101.325kPa）

参考文献

符号表

电化学是一门古老的学科，但近年来发展非常迅速，不但在其传统的研究领域如化学电源、电镀、电解、腐蚀防护及电分析化学等领域快速发展，而且不断地与其他学科如生物、环境、能源、冶金、材料等形成交叉孥科，掌握一定的电化学知识已经成为许多领域研究者的基本技能。高鹏和朱永明编著的《电化学基础教程（高等学校教材）》，的出发点就是全面系统地介绍电化学的基本原理、方法及应用，既能作为电化学专业学生的教科书，也能作为电化学相关领域研究者的参考书。

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