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第1章 电化学基本原理1

1.1 电极反应与电极电势1

1.1.1 电极与电解质2

1.1.2 电极反应3

1.1.3 电池电动势4

1.1.4 液接界电势6

1.2 双电层8

1.2.1 电极／溶液界面的电性质及其研究方法9

1.2.2 双电层的结构12

1.3 电化学热力学14

1.3.1 Gibbs自由能变与电动势14

1.3.2 可逆电池与可逆电极15

1.3.3 原电池与电解池17

1.4 电极反应动力学基础18

1.4.1 动力学基本理论18

1.4.2 电极过程的Butler-Volmer模型19

1.4.3 标准速率常数和传递系数21

1.4.4 交换电流密度22

1.4.5 多电子步骤机理23

1.4.6 相间电势分布对电化学步骤反应速率的影响24

1.5 电极体系中的传质过程26

1.5.1 稳态扩散27

1.5.2 非稳态扩散29

1.6 电极过程动力学31

1.6.1 各种电极过程的电流—过电势公式31

1.6.2 复杂电极过程35

参考文献37

第2章 电化学测量实验基础39

2.1 测量体系39

2.1.1 电极电势与电池电动势39

2.1.2 三电极体系41

2.1.3 两回路42

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

2.3 研究电极47

2.3.1 固体金属电极47

2.3.2 碳电极52

2.3.3 汞电极55

2.4 辅助电极58

2.5 参比电极59

2.5.1 水溶液中常用的参比电极59

2.5.2 用于非水体系中的参比电极65

2.5.3 简易参比电极66

2.5.4 微参比电极67

2.6 盐桥68

2.7 溶液除氧69

2.8 电解池与实验体系70

2.8.1 电解池的材料70

2.8.2 电解池的设计71

2.8.3 实验室常用的电解池73

2.9 电化学测量仪器73

2.9.1 恒电势仪与恒电流仪73

2.9.2 实验电路75

2.9.3 电化学工作站77

2.9.4 电化学实验操作78

参考文献80

第3章 稳态极化及研究方法87

3.1 稳态与稳态极化87

3.1.1 稳态87

3.1.2 稳态极化及其影响因素88

3.1.3 同一电极上存在多个氧化还原电对时的极化行为91

3.2 稳态极化曲线的测量92

3.2.1 准备工作92

3.2.2 恒电势法和恒电流法93

3.2.3 阶梯伏安法与慢扫描法93

3.3 强制对流技术96

3.3.1 旋转圆盘电极96

3.3.2 旋转环盘电极101

3.4 稳态极化测量的数据处理107

3.4.1 电化学极化控制下的解析方法107

3.4.2 混合控制下的解析方法109

3.5 稳态极化曲线的应用110

3.5.1 在电化学基础研究方面的应用110

3.5.2 在化学电源中的应用111

3.5.3 在电沉积中的应用113

3.5.4 在材料电化学及腐蚀机理研究中的应用115

参考文献116

第4章 暂态基础和暂态技术124

4.1 暂态与暂态电流124

4.2 非稳态扩散过程125

4.2.1 电势阶跃下的非稳态扩散126

4.2.2 电流阶跃下的非稳态扩散128

4.3 电化学等效电路129

4.3.1 等效电路模型的建立129

4.3.2 电化学反应电阻131

4.3.3 溶液浓差阻抗132

4.3.4 电极等效电路的简化133

4.4 暂态的研究方法135

4.5 电流阶跃法（current step）136

4.5.1 电流阶跃下的电极响应特点137

4.5.2 小幅度电流阶跃测量法138

4.5.3 浓差极化存在时的电流阶跃法141

4.6 双电流脉冲法146

4.7 电势阶跃法147

4.7.1 电势阶跃下的电流响应特点147

4.7.2 小幅度电势阶跃法测量法148

4.7.3 浓差极化存在时的电势阶跃法150

4.8 计时库仑法153

4.8.1 单电势阶跃下的计时库仑法153

4.8.2 双电势阶跃下的计时库仑法154

4.9 电量阶跃法155

4.10 电势扫描法156

4.10.1 电势扫描中的电流响应特点157

4.10.2 小幅度三角波扫描的极限简化处理157

4.10.3 大幅度线性电势扫描法159

参考文献164

第5章 伏安测试与分析169

5.1 循环伏安法169

5.1.1 可逆体系169

5.1.2 准可逆和不可逆体系171

5.1.3 复杂电极过程的循环伏安法172

5.1.4 多步电荷转移体系的循环伏安行为177

5.1.5 循环伏安测定的影响因素181

5.1.6 循环伏安的应用189

5.2 溶出分析法196

5.2.1 阳极溶出伏安法197

5.2.2 溶出电势测定法分析198

5.2.3 吸附溶出伏安法和吸附溶出电势法199

5.2.4 阴极溶出伏安法200

5.3 脉冲伏安法201

5.3.1 断续极谱法201

5.3.2 常规脉冲伏安法203

5.3.3 差分脉冲伏安法203

5.3.4 方波伏安法205

参考文献206

第6章 电化学阻抗谱212

6.1 有关复数和电工学知识213

6.1.1 复数213

6.1.2 电工学相关知识214

6.2 电解池的等效电路216

6.3 理想极化电极的电化学阻抗谱218

6.3.1 Nyquist图218

6.3.2 Bode图218

6.4 溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱219

6.4.1 Nyquist图220

6.4.2 Bode图220

6.5 溶液电阻不能忽略的电化学极化电极的电化学阻抗谱222

6.5.1 Nyquist图222

6.5.2 Bode图223

6.6 电化学极化和浓差极化同时存在的电极的电化学阻抗谱224

6.6.1 电极的等效电路224

6.6.2 浓差极化电阻Rw和电容Cw225

6.6.3 Nyquist图226

6.6.4 Bode图228

6.7 阻抗谱中的半圆旋转现象230

6.8 阻抗实验注意点和阻抗谱分析思路233

6.8.1 阻抗实验注意点233

6.8.2 阻抗谱的分析思路234

6.9 电化学阻抗谱的应用236

6.9.1 在金属电沉积研究中的应用236

6.9.2 在电化学反应机理和电化学参数测量中的应用244

6.9.3 在腐蚀科学研究中应用247

6.9.4 在化学电源研究中的应用252

参考文献255

第7章 电化学噪声259

7.1 电化学噪声的基础知识259

7.1.1 电化学噪声的简介259

7.1.2 噪声的分类261

7.2 电化学噪声的测量原理和装置263

7.3 电化学噪声的数据分析266

7.3.1 电化学噪声数据的预处理266

7.3.2 统计分析法268

7.3.3 频域分析法275

7.3.4 小波分析285

7.3.5 分形理论分析289

7.4 发展前景及存在问题290

参考文献291

第8章 微电极技术295

8.1 微电极的分类与制备295

8.1.1 微盘电极296

8.1.2 微柱电极296

8.1.3 球形电极296

8.1.4 微圆环电极296

8.1.5 微阵列电极297

8.1.6 超微电极的化学修饰298

8.2 微电极的电化学特征298

8.2.1 微电极的物质传输298

8.2.2 微电极上电化学过程的时间常数299

8.2.3 微电极体系的IR降300

8.3 化学修饰微电极300

8.3.1 化学修饰电极的类型300

8.3.2 化学修饰电极的应用301

8.4 超微电极的应用302

8.4.1 微电极在扫描探针显微镜中的应用302

8.4.2 微电极在固体电化学中的应用303

8.4.3 微电极用于生物细胞分析303

8.4.4 微电极用于痕量物质的测定304

8.4.5 电化学动力学参数的测定304

参考文献305

第9章 电化学扫描探针技术309

9.1 扫描隧道显微镜309

9.1.1 STM基本原理和针尖制备309

9.1.2 STM的电化学应用312

9.2 原子力显微镜312

9.2.1 AFM基础知识313

9.2.2 AFM在电化学研究中的应用313

9.3 扫描电化学显微镜314

9.3.1 基本原理314

9.3.2 工作模式315

9.3.3 渐近曲线317

9.3.4 SECM的应用318

9.3.5 SECM的发展前景320

参考文献321

第10章 电化学中的光谱技术326

10.1 概述326

10.2 紫外—可见光谱电化学技术327

10.2.1 透射光谱技术327

10.2.2 镜面反射光谱技术329

10.3 红外光谱电化学技术330

10.3.1 金属表面的红外反射及表面选律330

10.3.2 红外光谱电化学技术电解池331

10.3.3 红外光谱电化学实验技术331

10.4 拉曼光谱电化学技术335

10.4.1 表面增强拉曼散射光谱技术335

10.4.2 共振拉曼光谱技术339

参考文献339

第11章 与电化学相关的其他界面分析技术342

11.1 电化学石英晶体微天平342

11.1.1 基本原理与仪器342

11.1.2 EQCM的应用343

11.2 磁共振方法344

11.2.1 基本原理与仪器344

11.2.2 磁共振方法在电化学的应用345

11.3 X射线法346

11.3.1 X射线吸收光谱346

11.3.2 X射线衍射光谱347

11.4 电子与离子能谱分析349

11.4.1 X射线光电子能谱349

11.4.2 俄歇电子能谱350

11.4.3 低能电子衍射350

11.4.4 高分辨率电子能量损失谱351

参考文献352

附录1 标准电极电势353

附录2 常用有机溶剂的精制方法355

参考书籍357