应用电化学基础

0绪论1

01电化学定义及研究内容1

02电化学现象普遍存在于自然界3

03电化学技术应用的广泛性3

031化学电源3

032金属的腐蚀与防护6

033电解7

034金属的表面精饰与电化学加工7

035有机电化学9

036生物电化学9

037光电化学9

038环境电化学10

039电化学分析及检测10

04电化学史话11

习题14

参考文献15

第1章化学电池、电极与电解质溶液16

11化学电池16

111原电池的发现16

112化学电池的若干常识17

12电极反应与法拉第定律23

13电解质溶液 26

131两类导体27

132离子的迁移数及电迁移率30

133离子迁移数的测定方法32

134电导、电导率、摩尔电导率35

135离子的平均活度和平均活度因子41

136电解质溶液理论44

习题49

参考文献50

第2章实用化学电池与电解的应用51

21可逆电池与可逆电极51

211可逆电池51

212可逆电极52

22实用化学电源54

221电池的组成56

222化学电源的主要性能指标57

223化学电源的分类65

224电池性能的测试66

225二次电池的化成与分容71

226常用电池简介71

227废旧电池的危害86

23电解的应用87

231氯碱工业87

232铜的电解精炼和铝的冶炼88

233电镀与电刷镀89

234电铸90

235阳极氧化91

236电抛光与电解加工92

237电泳92

238电渗析93

239电化学除油 94

习题95

参考文献96

第3章电极电势与电池电动势97

31电极电位的产生97

311“电极/溶液”界面电势差97

312胶体双电层100

313接触电势101

314液体接界电势及其消除102

315其它因素引起的电极电势104

32电池电动势的组成与测量、标准电极电势104

321内电位104

322电池电动势的组成105

323标准氢电极和标准电极电势106

324电动势的测定方法111

33“电极/溶液”界面的基本性质113

331研究“电极/溶液”界面性质的意义113

332电毛细曲线和微分电容曲线114

333关于电子导体和离子导体界面的真实图景122

习题124

参考文献124

第4章平衡态电化学125

41自发变化的自由能与电池电动势125

42能斯特方程127

421电池反应的能斯特方程127

422电池电动势与热力学函数的关系129

423电极电势的能斯特方程式130

43浓差电池电动势的计算132

44液体接界电势134

45电化学势136

习题137

参考文献138

第5章电极过程动力学139

51分解电压与极化140

511分解电压140

512电化学极化和浓差极化141

513极化曲线144

514电解池中两极的电解产物146

515金属离子的分离和离子共同析出148

52电极反应的若干基础知识149

521电极反应的特点149

522电极反应速率的表示方法150

523电极反应的基本历程151

524电极过程的控制步骤152

525如何研究电极过程动力学154

53“电极/溶液”界面附近液相中的传质过程154

531研究液相中传质动力学的意义154

532扩散、电迁移、对流155

533理想状态下的稳态扩散157

534平面电极上切向液流中的传质过程158

535浓差极化曲线159

536稳态扩散与非稳态扩散160

537静止液体中平面电极上的非稳态扩散过程161

538双电层充放电对暂态电极过程的影响163

54电化学步骤的动力学164

541改变电极电势对电化学步骤活化能的影响164

542电化学步骤的基本动力学参数165

543电化学极化对净反应速率的影响167

544电化学极化与i/i0的关系170

545平衡电势172

546浓度极化对电化学步骤反应速度和极化曲线的影响173

547影响电极反应速率的因素175

55氢与氧的电极过程178

551氢析出反应178

552分子氢的氧化182

553氧的电还原182

554氧析出反应183

56金属电极过程184

561金属的还原过程184

562金属的阳极溶解与钝化现象189

习题194

参考文献195

第6章电化学测试技术196

61三电极体系196

611工作电极198

612辅助电极199

613参比电极 199

614电解质203

615隔膜204

616盐桥204

617鲁金毛细管204

618电解池205

62电化学测试仪器207

63电极动力学过程的研究方法207

631暂态与稳态207

632控制电流法和控制电位法208

64常见电化学测量技术209

641旋转圆盘电极209

642循环伏安法211

65电化学研究方法的发展趋势213

651传统电化学研究技术213

652谱学电化学214

653组合电化学215

习题216

参考文献216

第7章电化学交流阻抗218

71阻抗之电工学基础218

72电极过程的等效电路222

721研究电极的等效电路222

722电解槽的等效电路225

73电化学阻抗的基本条件及其解析226

731电化学阻抗的定义及其四个基本条件226

732EIS谱图的解析227

74简单电化学系统的EIS谱图230

75电化学阻抗谱方法研究评价有机涂层232

751涂层性能的EIS测试方法233

752金属/涂层体系在浸泡过程中的阻抗谱演化234

753涂层防护性能的评价238

习题239

参考文献239

第8章金属的腐蚀与防护241

81金属腐蚀的机理243

811金属腐蚀的本质243

812化学腐蚀与电化学腐蚀243

813腐蚀电池与腐蚀的次生过程246

814腐蚀极化图与腐蚀动力学252

82金属腐蚀破坏的形态257

821全面腐蚀259

822局部腐蚀260

83金属在自然环境中的腐蚀267

831大气腐蚀267

832土壤腐蚀270

833淡水腐蚀272

834海水腐蚀 272

84金属的防腐274

841金属的防腐蚀机理274

842金属腐蚀的控制275

843腐蚀防护设计284

85腐蚀监测289

851腐蚀监测的意义与发展现状289

852腐蚀监测的主要技术290

习题292

参考文献293

本书是电化学专业入门学习的基础读物，介绍电化学基础理论以及少量常见的应用电化学知识。全书由四部分组成，第一部分为绪论，包括电化学的定义及研究内容、电化学技术应用、电化学史话等；第二部分（第1～5章）为电化学基本原理篇，主要阐述化学电池、电极与电解质溶液，实用电池与电解的应用，电极电势与电池电动势，平衡态电化学，电极过程动力学；第三部分(第6，7章)为电化学测试篇，主要介绍电化学测试的基础术语及常用的电化学测试技术；第四部分(第8章)应用电化学篇，主要介绍腐蚀电化学的基本原理与术语、金属腐蚀破坏的形态与金属在自然环境中的腐蚀、防腐蚀技术与腐蚀监测等。书中内容深入浅出、图文并茂，尤其对少数较抽象的理论，采用与宏观事物类比或采用大量形象生动的图示来加以说明，并尽量使用通俗易懂的语言以帮助读者理解。

本书既适合作为高等院校电化学专业课程教材，也适合环境保护、生物医药、机械制造、电子电气、化学工业、车辆船舶、轻工、建筑、冶金、能源、军工等领域从事与电化学相关的工程设计、技术开发、产品检测、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人员阅读。

• ISBN：9787122382030

• 版次：1

• 商品编码：13144804

• 品牌：化学工业出版社

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2021-01-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：190

• 正文语种：中文

内容简介

《材料电化学基础》全书共分为8章，第1章绪论简要介绍了电化学科学的发展、组成体系和应用范围；第2、3章系统介绍了电化学的基本原理，包括电极界面双电层结构及电位，以及电极过程动力学基础；第4、5和6章主要介绍了电化学原理在化学电源、电催化和光电化学中的应用；第7章介绍了金属在不同环境中的典型腐蚀现象以及电化学保护；第8章则介绍了各种电化学测试方法，包括极化曲线、电化学阻抗谱、电化学噪声等常规测试技术及其在不同领域的应用，以及各种微区测试技术等。

《材料电化学基础》可作为高等学校材料科学与工程、材料腐蚀与防护专业、化工专业、油气储运专业的教材使用，也可供相关专业的工程技术人员参考。

目录

第1章绪论1

1.1电化学科学1

1.2电化学的应用3

1.2.1环境净化3

1.2.2氢的有效使用3

1.2.3化学电源4

1.2.4电催化5

1.2.5太阳能转换5

1.2.6腐蚀与防护6

1.3电化学体系7

1.3.1电化学科学的研究对象7

1.3.2法拉第定律9

1.3.3阳极和阴极的定义9

第2章电极界面双电层结构及电位11

2.1相间电位11

2.1.1金属接触电位13

2.1.2电极电位13

2.1.3绝对电位和相对电位15

2.1.4液体接界电位18

2.2电极电位20

2.2.1自由能的变化20

2.2.2能斯特方程和半电池电位的计算21

2.2.3平衡电极电位22

2.2.4不可逆电极26

2.2.5可逆电极电位与不可逆电极电位的判别27

2.2.6氧电极和充气差异电池28

2.2.7影响电极电位的因素29

2.3双电层形成及结构31

2.3.1研究电极/溶液界面性质的意义31

2.3.2理想极化电极31

2.3.3电极/溶液界面的基本结构32

2.3.4斯特恩模型34

2.3.5紧密层的结构38

第3章电极过程动力学基础42

3.1电极过程与速度控制步骤42

3.2极化及其产生原因43

3.2.1极化43

3.2.2极化产生的原因44

3.3浓差极化动力学方程46

3.3.1浓差极化的规律47

3.3.2浓差极化的判别方法49

3.4稳态电化学极化动力学方程50

3.4.1极化较大的电极过程52

3.4.2极化很小的电极过程52

第4章化学电源54

4.1化学电池的基本性能参数54

4.2一次电池62

4.2.1锰干电池63

4.2.2碱锰电池64

4.3二次电池66

4.3.1铅酸蓄电池66

4.3.2碱性蓄电池67

4.3.3镍-金属氢化物电池70

4.4超级电容器72

4.4.1超级电容器的电荷储存原理72

4.4.2超级电容器电极材料73

第5章电催化81

5.1电催化物理化学基础82

5.1.1金属的电子能带结构82

5.1.2吸附质与金属表面的相互作用85

5.2电催化反应的基本规律88

5.3电催化剂的电子结构效应和表面结构效应90

5.3.1电子结构效应对电催化反应速度的影响91

5.3.2表面结构效应对电催化反应速度的影响93

5.4氢电极反应及其电催化概述96

5.5铂基催化剂上的氧还原电催化概述98

第6章光电化学100

6.1半导体的能带结构100

6.1.1半导体中的能带结构及载流子种类100

6.1.2本征半导体、施主、受主，N型和P型半导体101

6.1.3半导体中的态密度与载流子的分布102

6.2金属/半导体界面的能带结构与性质104

6.2.1金属/半导体界面的能带结构104

6.2.2光照下金属/半导体界面性质105

6.2.3暗态下金属/半导体界面性质106

6.3半导体/溶液界面的结构与性质107

6.3.1半导体/溶液界面的结构107

6.3.2空间电荷层的不同表现形式108

6.3.3半导体/溶液界面的电位分布110

6.4半导体/溶液界面上的光电化学114

6.4.1光照条件下半导体/溶液界面的能带结构114

6.4.2光电压和光电流115

6.5光电化学伏打电池115

6.6光电化学水解制氢116

6.7光电化学阴极保护118

第7章材料的电化学腐蚀与防护122

7.1电化学保护技术122

7.1.1阴极保护原理122

7.1.2阴极保护主要参数123

7.1.3阴极保护的实施124

7.2采油及集输系统的典型腐蚀127

7.2.1腐蚀环境127

7.2.2硫化氢腐蚀128

7.2.3二氧化碳腐蚀133

7.2.4硫化氢/二氧化碳混合体系的腐蚀137

7.2.5超临界CO2腐蚀139

7.3滩海及海洋油气田中钢铁设备的典型腐蚀141

7.3.1腐蚀环境141

7.3.2滩涂区腐蚀141

7.3.3海洋大气区腐蚀141

7.3.4浪花飞溅区腐蚀142

7.3.5海水潮汐区腐蚀142

7.3.6海水全浸区腐蚀143

7.3.7海底泥土区腐蚀143

7.3.8海水腐蚀144

7.4炼油设备的典型腐蚀144

7.4.1原油中的腐蚀介质145

7.4.2硫酸露点腐蚀146

第8章电化学测试方法148

8.1稳态极化曲线的测定148

8.1.1稳态法的特点148

8.1.2稳态极化测量的分类149

8.1.3测试系统149

8.1.4稳态极化测量在腐蚀电化学研究中的应用151

8.2暂态测量技术152

8.2.1暂态法的特点152

8.2.2暂态测量技术的分类152

8.3交流阻抗测试技术157

8.3.1阻抗与导纳157

8.3.2电化学阻抗谱的电学元件及等效电路158

8.3.3等效电路的优缺点161

8.3.4电化学阻抗谱的测量及数据处理162

8.3.5电化学阻抗谱在腐蚀科学中的应用163

8.4电化学噪声分析技术178

8.4.1电化学噪声的特点178

8.4.2电化学噪声测试原理179

8.4.3电化学噪声测试技术183

8.4.4电化学噪声测试应用184

8.5微区电化学测试技术184

8.5.1扫描振动电极技术185

8.5.2扫描开尔文探针测量技术186

8.5.3微区电化学阻抗技术187

8.5.4扫描电化学显微镜技术188

参考文献190

内容简介

《电化学基础》不仅系统阐述了电化学基本原理和电化学研究方法，还重点介绍了电化学领域应用的几个主要方面和目前研究的热点问题，如电化学工业、电化学传感器、金属腐蚀、生物电化学、化学电源等。具有知识层次明确，内容编排由浅入深、循序渐进的特点。本书不仅可作为电化学专业的研究生教材，还可供科研院所从事电化学研究的人员阅读参考，此外也是高校本科生进一步探讨电化学问题的参考书。

《电化学基础教程/高等学校教材》系统介绍了电化学的基本原理、方法及应用，注重物理化学与电化学的知识体系衔接，重视基本概念的阐述，内容新颖、难易适中。全书分为四个部分，第一部分介绍电化学体系的组成以及导体和电解质溶液的性质（第1～3章）；第二部分介绍电化学热力学原理以及电极/溶液界面双电层的结构、性质和研究方法（第4、5章）；第三部分介绍电极过程动力学基本原理及研究方法（第6～9章）；第四部分介绍化学电源、电镀、电解、腐蚀防护等领域一些实际电极过程的基本原理（第10章）。

《电化学基础教程/高等学校教材》主要供高等院校应用化学、物理化学及相关专业作为电化学原理教材使用，也可供化学电源、表面处理、工业电解、腐蚀防护、电分析化学、材料电化学等领域的教学、科研、技术人员参考。