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电化学应用基础
作者：刘晓霞 等 著
出版社：科学出版社
出版时间：2021-12-01
ISBN：9787030712264
定价：¥89.00
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内容简介
《电化学应用基础》内容涉及电化学的基础知识和典型应用。《电化学应用基础》共8章，深入浅出地阐述了电化学池组成及热力学、电极过程动力学、金属电沉积、电化学催化等的基本概念和基本原理，以及燃料电池、超级电容器、电化学传感器、金属电化学腐蚀与防护等典型电化学应用涉及的基础知识、研究进程和发展等。
作者简介
暂缺《电化学应用基础》作者简介
目录
目录
前言
第1章 电化学池组成及热力学 1
1.1 电解质与电导率 1
1.1.1 液体电解质的电导率 2
1.1.2 固相电解质的电导率 3
1.1.3 固相电解质的面电阻 7
1.2 电极电势与电池的电动势 7
1.2.1 电极的分类 7
1.2.2 能斯特方程 10
1.2.3 电极电势与电池电动势的测定 10
1.2.4 液接电位 13
1.2.5 膜电位 14
1.2.6 热力学与电化学 15
参考文献 21
第2章 电极过程动力学 22
2.1 概述 22
2.1.1 电化学反应 22
2.1.2 电极过程及其影响因素 23
2.1.3 电极系统的极化 27
2.2 非法拉第过程和电极/溶液界面结构 29
2.2.1 非法拉第过程和电极系统的电容 29
2.2.2 电极/溶液界面结构 30
2.3 影响电极反应速率的因素 32
2.3.1 浓差极化控制的反应 33
2.3.2 电化学极化控制的反应 40
2.3.3 极化曲线测试及电化学极化与浓差极化联合控制的反应 44
2.3.4 循环伏安技术 46
2.3.5 极化对电化学池电压的影响 49
参考文献 49
第3章 金属电沉积 50
3.1 金属电沉积过程 50
3.1.1 金属电沉积的基本历程 50
3.1.2 金属电沉积动力 51
3.2 电结晶 52
3.2.1 晶核的形成与长大 52
3.2.2 成核过程动力学 53
3.2.3 晶体的生长 55
3.3 电沉积层的形态结构 57
3.3.1 典型的电结晶生长形态 57
3.3.2 电沉积层的生长取向 58
3.3.3 影响电沉积层结构的因素 59
3.4 合金电沉积 62
3.4.1 合金电沉积的特点 62
3.4.2 合金电沉积的基本条件 62
3.4.3 实现合金电沉积的措施 63
3.4.4 合金电沉积的影响因素 63
3.4.5 合金电沉积的组成 64
3.4.6 合金电沉积的阴极极化曲线 65
3.5 复合电沉积 68
3.5.1 复合电沉积基本原理 68
3.5.2 影响复合电沉积的因素 69
3.5.3 复合电沉积常用的固体微粒 70
3.6 电沉积溶液的类型 70
3.6.1 水系电沉积液 70
3.6.2 有机电沉积液 71
3.6.3 熔盐电沉积液 72
3.6.4 离子液体电沉积液 72
3.6.5 深共晶电沉积液 75
3.7 金属电沉积指标参数 76
3.7.1 槽电压 76
3.7.2 电流效率 77
3.7.3 电能效率 78
参考文献 78
第4章 电化学催化 79
4.1 电化学催化反应的基本步骤 79
4.2 电化学催化反应的研究方法 80
4.3 水裂解反应 81
4.3.1 析氢反应步骤 81
4.3.2 析氢反应极化曲线 83
4.3.3 析氢反应Tafel 斜率的测算 83
4.3.4 析氢反应催化剂 85
4.3.5 析氧反应 87
4.4 甲醇的电催化氧化 88
4.4.1 甲醇电催化氧化机理 88
4.4.2 甲醇氧化反应的电催化剂 88
4.5 甲酸？甲酸盐的电催化氧化 89
4.5.1 甲酸阳极氧化机理 90
4.5.2 甲酸根阳极氧化机理 91
4.5.3 甲酸？甲酸盐氧化反应的电催化剂 92
参考文献 94
第5章 燃料电池 98
5.1 化学电池概述 98
5.2 燃料电池简介 99
5.2.1 燃料电池及其种类 101
5.2.2 燃料电池工作原理 102
5.2.3 燃料电池的优缺点 102
5.3 燃料电池的性能 103
5.3.1 燃料电池热力学 103
5.3.2 燃料电池的能效 107
5.3.3 燃料电池动力学 109
5.3.4 燃料电池的传质 112
5.4 燃料电池的性能表征 113
5.4.1 现场电化学表征技术 113
5.4.2 非现场表征技术 116
5.5 中低温燃料电池 118
5.5.1 磷酸燃料电池 118
5.5.2 碱性燃料电池 120
5.5.3 质子交换膜燃料电池 122
5.5.4 阴离子交换膜燃料电池 127
5.5.5 直接醇燃料电池 129
5.6 高温燃料电池 131
5.6.1 熔融碳酸盐燃料电池 131
5.6.2 固体氧化物燃料电池 134
5.7 其他燃料电池 137
5.7.1 生物燃料电池 137
5.7.2 质子陶瓷燃料电池 140
5.7.3 氧化还原液流电池 141
参考文献 143
第6章 超级电容器 146
6.1 超级电容器分类 146
6.1.1 双电层电容器 147
6.1.2 赝电容器 148
6.1.3 非对称超级电容器 152
6.2 超级电容器及其电极材料电化学性能测试方法 154
6.2.1 超级电容器电极材料电化学性能测试方法 154
6.2.2 超级电容器电化学性能测试方法 158
6.3 超级电容器电极材料 159
6.3.1 双电层电极材料 160
6.3.2 赝电容电极材料 166
6.3.3 复合电极材料 175
参考文献 184
第7章 电化学传感器 187
7.1 概述 187
7.2 电化学传感器的基本类型 188
7.3 离子传感器 190
7.3.1 非晶体膜传感器 190
7.3.2 晶体膜传感器 191
7.4 电化学气体传感器 192
7.5 电化学生物传感器 193
7.5.1 发展进程 193
7.5.2 结构和分类 194
7.5.3 电化学酶传感器 194
7.5.4 电化学非酶传感器 196
7.6 传感性能评价 196
7.6.1 选择性 197
7.6.2 适用的浓度范围 197
7.6.3 灵敏度和检测极限 200
7.6.4 稳定性 201
参考文献 201
第8章 金属电化学腐蚀与防护 204
8.1 金属腐蚀 204
8.2 金属电化学腐蚀 205
8.2.1 金属电化学腐蚀原理 205
8.2.2 腐蚀电池类型 206
8.3 金属的腐蚀形态 208
8.3.1 全面腐蚀 208
8.3.2 局部腐蚀 209
8.4 金属腐蚀速率的标定 211
8.4.1 质量法 211
8.4.2 厚度法 211
8.4.3 容量法 212
8.4.4 电流法 213
8.5 测定金属自腐蚀速率的电化学方法 213
8.5.1 金属腐蚀动力学基本方程 213
8.5.2 强极化区的Tafel 直线外推法求自腐蚀速率 217
8.5.3 微极化区线性极化法求自腐蚀速率 218
8.5.4 弱极化区三点法求自腐蚀速率 219
8.6 伊文斯腐蚀极化图及其应用 220
8.6.1 腐蚀极化图 220
8.6.2 腐蚀极化图的应用 221
8.7 金属的电化学保护 221
8.7.1 阳极保护法 222
8.7.2 阴极保护法 223
参考文献 225
前言
第1章 电化学池组成及热力学 1
1.1 电解质与电导率 1
1.1.1 液体电解质的电导率 2
1.1.2 固相电解质的电导率 3
1.1.3 固相电解质的面电阻 7
1.2 电极电势与电池的电动势 7
1.2.1 电极的分类 7
1.2.2 能斯特方程 10
1.2.3 电极电势与电池电动势的测定 10
1.2.4 液接电位 13
1.2.5 膜电位 14
1.2.6 热力学与电化学 15
参考文献 21
第2章 电极过程动力学 22
2.1 概述 22
2.1.1 电化学反应 22
2.1.2 电极过程及其影响因素 23
2.1.3 电极系统的极化 27
2.2 非法拉第过程和电极/溶液界面结构 29
2.2.1 非法拉第过程和电极系统的电容 29
2.2.2 电极/溶液界面结构 30
2.3 影响电极反应速率的因素 32
2.3.1 浓差极化控制的反应 33
2.3.2 电化学极化控制的反应 40
2.3.3 极化曲线测试及电化学极化与浓差极化联合控制的反应 44
2.3.4 循环伏安技术 46
2.3.5 极化对电化学池电压的影响 49
参考文献 49
第3章 金属电沉积 50
3.1 金属电沉积过程 50
3.1.1 金属电沉积的基本历程 50
3.1.2 金属电沉积动力 51
3.2 电结晶 52
3.2.1 晶核的形成与长大 52
3.2.2 成核过程动力学 53
3.2.3 晶体的生长 55
3.3 电沉积层的形态结构 57
3.3.1 典型的电结晶生长形态 57
3.3.2 电沉积层的生长取向 58
3.3.3 影响电沉积层结构的因素 59
3.4 合金电沉积 62
3.4.1 合金电沉积的特点 62
3.4.2 合金电沉积的基本条件 62
3.4.3 实现合金电沉积的措施 63
3.4.4 合金电沉积的影响因素 63
3.4.5 合金电沉积的组成 64
3.4.6 合金电沉积的阴极极化曲线 65
3.5 复合电沉积 68
3.5.1 复合电沉积基本原理 68
3.5.2 影响复合电沉积的因素 69
3.5.3 复合电沉积常用的固体微粒 70
3.6 电沉积溶液的类型 70
3.6.1 水系电沉积液 70
3.6.2 有机电沉积液 71
3.6.3 熔盐电沉积液 72
3.6.4 离子液体电沉积液 72
3.6.5 深共晶电沉积液 75
3.7 金属电沉积指标参数 76
3.7.1 槽电压 76
3.7.2 电流效率 77
3.7.3 电能效率 78
参考文献 78
第4章 电化学催化 79
4.1 电化学催化反应的基本步骤 79
4.2 电化学催化反应的研究方法 80
4.3 水裂解反应 81
4.3.1 析氢反应步骤 81
4.3.2 析氢反应极化曲线 83
4.3.3 析氢反应Tafel 斜率的测算 83
4.3.4 析氢反应催化剂 85
4.3.5 析氧反应 87
4.4 甲醇的电催化氧化 88
4.4.1 甲醇电催化氧化机理 88
4.4.2 甲醇氧化反应的电催化剂 88
4.5 甲酸？甲酸盐的电催化氧化 89
4.5.1 甲酸阳极氧化机理 90
4.5.2 甲酸根阳极氧化机理 91
4.5.3 甲酸？甲酸盐氧化反应的电催化剂 92
参考文献 94
第5章 燃料电池 98
5.1 化学电池概述 98
5.2 燃料电池简介 99
5.2.1 燃料电池及其种类 101
5.2.2 燃料电池工作原理 102
5.2.3 燃料电池的优缺点 102
5.3 燃料电池的性能 103
5.3.1 燃料电池热力学 103
5.3.2 燃料电池的能效 107
5.3.3 燃料电池动力学 109
5.3.4 燃料电池的传质 112
5.4 燃料电池的性能表征 113
5.4.1 现场电化学表征技术 113
5.4.2 非现场表征技术 116
5.5 中低温燃料电池 118
5.5.1 磷酸燃料电池 118
5.5.2 碱性燃料电池 120
5.5.3 质子交换膜燃料电池 122
5.5.4 阴离子交换膜燃料电池 127
5.5.5 直接醇燃料电池 129
5.6 高温燃料电池 131
5.6.1 熔融碳酸盐燃料电池 131
5.6.2 固体氧化物燃料电池 134
5.7 其他燃料电池 137
5.7.1 生物燃料电池 137
5.7.2 质子陶瓷燃料电池 140
5.7.3 氧化还原液流电池 141
参考文献 143
第6章 超级电容器 146
6.1 超级电容器分类 146
6.1.1 双电层电容器 147
6.1.2 赝电容器 148
6.1.3 非对称超级电容器 152
6.2 超级电容器及其电极材料电化学性能测试方法 154
6.2.1 超级电容器电极材料电化学性能测试方法 154
6.2.2 超级电容器电化学性能测试方法 158
6.3 超级电容器电极材料 159
6.3.1 双电层电极材料 160
6.3.2 赝电容电极材料 166
6.3.3 复合电极材料 175
参考文献 184
第7章 电化学传感器 187
7.1 概述 187
7.2 电化学传感器的基本类型 188
7.3 离子传感器 190
7.3.1 非晶体膜传感器 190
7.3.2 晶体膜传感器 191
7.4 电化学气体传感器 192
7.5 电化学生物传感器 193
7.5.1 发展进程 193
7.5.2 结构和分类 194
7.5.3 电化学酶传感器 194
7.5.4 电化学非酶传感器 196
7.6 传感性能评价 196
7.6.1 选择性 197
7.6.2 适用的浓度范围 197
7.6.3 灵敏度和检测极限 200
7.6.4 稳定性 201
参考文献 201
第8章 金属电化学腐蚀与防护 204
8.1 金属腐蚀 204
8.2 金属电化学腐蚀 205
8.2.1 金属电化学腐蚀原理 205
8.2.2 腐蚀电池类型 206
8.3 金属的腐蚀形态 208
8.3.1 全面腐蚀 208
8.3.2 局部腐蚀 209
8.4 金属腐蚀速率的标定 211
8.4.1 质量法 211
8.4.2 厚度法 211
8.4.3 容量法 212
8.4.4 电流法 213
8.5 测定金属自腐蚀速率的电化学方法 213
8.5.1 金属腐蚀动力学基本方程 213
8.5.2 强极化区的Tafel 直线外推法求自腐蚀速率 217
8.5.3 微极化区线性极化法求自腐蚀速率 218
8.5.4 弱极化区三点法求自腐蚀速率 219
8.6 伊文斯腐蚀极化图及其应用 220
8.6.1 腐蚀极化图 220
8.6.2 腐蚀极化图的应用 221
8.7 金属的电化学保护 221
8.7.1 阳极保护法 222
8.7.2 阴极保护法 223
参考文献 225
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