電化學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)

目錄
前言
第1章 電化學(xué)池組成及熱力學(xué) 1
1.1 電解質(zhì)與電導(dǎo)率 1
1.1.1 液體電解質(zhì)的電導(dǎo)率 2
1.1.2 固相電解質(zhì)的電導(dǎo)率 3
1.1.3 固相電解質(zhì)的面電阻 7
1.2 電極電勢(shì)與電池的電動(dòng)勢(shì) 7
1.2.1 電極的分類 7
1.2.2 能斯特方程 10
1.2.3 電極電勢(shì)與電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定 10
1.2.4 液接電位 13
1.2.5 膜電位 14
1.2.6 熱力學(xué)與電化學(xué) 15
參考文獻(xiàn) 21
第2章 電極過(guò)程動(dòng)力學(xué) 22
2.1 概述 22
2.1.1 電化學(xué)反應(yīng) 22
2.1.2 電極過(guò)程及其影響因素 23
2.1.3 電極系統(tǒng)的極化 27
2.2 非法拉第過(guò)程和電極/溶液界面結(jié)構(gòu) 29
2.2.1 非法拉第過(guò)程和電極系統(tǒng)的電容 29
2.2.2 電極/溶液界面結(jié)構(gòu) 30
2.3 影響電極反應(yīng)速率的因素 32
2.3.1 濃差極化控制的反應(yīng) 33
2.3.2 電化學(xué)極化控制的反應(yīng) 40
2.3.3 極化曲線測(cè)試及電化學(xué)極化與濃差極化聯(lián)合控制的反應(yīng) 44
2.3.4 循環(huán)伏安技術(shù) 46
2.3.5 極化對(duì)電化學(xué)池電壓的影響 49
參考文獻(xiàn) 49
第3章 金屬電沉積 50
3.1 金屬電沉積過(guò)程 50
3.1.1 金屬電沉積的基本歷程 50
3.1.2 金屬電沉積動(dòng)力 51
3.2 電結(jié)晶 52
3.2.1 晶核的形成與長(zhǎng)大 52
3.2.2 成核過(guò)程動(dòng)力學(xué) 53
3.2.3 晶體的生長(zhǎng) 55
3.3 電沉積層的形態(tài)結(jié)構(gòu) 57
3.3.1 典型的電結(jié)晶生長(zhǎng)形態(tài) 57
3.3.2 電沉積層的生長(zhǎng)取向 58
3.3.3 影響電沉積層結(jié)構(gòu)的因素 59
3.4 合金電沉積 62
3.4.1 合金電沉積的特點(diǎn) 62
3.4.2 合金電沉積的基本條件 62
3.4.3 實(shí)現(xiàn)合金電沉積的措施 63
3.4.4 合金電沉積的影響因素 63
3.4.5 合金電沉積的組成 64
3.4.6 合金電沉積的陰極極化曲線 65
3.5 復(fù)合電沉積 68
3.5.1 復(fù)合電沉積基本原理 68
3.5.2 影響復(fù)合電沉積的因素 69
3.5.3 復(fù)合電沉積常用的固體微粒 70
3.6 電沉積溶液的類型 70
3.6.1 水系電沉積液 70
3.6.2 有機(jī)電沉積液 71
3.6.3 熔鹽電沉積液 72
3.6.4 離子液體電沉積液 72
3.6.5 深共晶電沉積液 75
3.7 金屬電沉積指標(biāo)參數(shù) 76
3.7.1 槽電壓 76
3.7.2 電流效率 77
3.7.3 電能效率 78
參考文獻(xiàn) 78
第4章 電化學(xué)催化 79
4.1 電化學(xué)催化反應(yīng)的基本步驟 79
4.2 電化學(xué)催化反應(yīng)的研究方法 80
4.3 水裂解反應(yīng) 81
4.3.1 析氫反應(yīng)步驟 81
4.3.2 析氫反應(yīng)極化曲線 83
4.3.3 析氫反應(yīng)Tafel 斜率的測(cè)算 83
4.3.4 析氫反應(yīng)催化劑 85
4.3.5 析氧反應(yīng) 87
4.4 甲醇的電催化氧化 88
4.4.1 甲醇電催化氧化機(jī)理 88
4.4.2 甲醇氧化反應(yīng)的電催化劑 88
4.5 甲酸？甲酸鹽的電催化氧化 89
4.5.1 甲酸陽(yáng)極氧化機(jī)理 90
4.5.2 甲酸根陽(yáng)極氧化機(jī)理 91
4.5.3 甲酸？甲酸鹽氧化反應(yīng)的電催化劑 92
參考文獻(xiàn) 94
第5章 燃料電池 98
5.1 化學(xué)電池概述 98
5.2 燃料電池簡(jiǎn)介 99
5.2.1 燃料電池及其種類 101
5.2.2 燃料電池工作原理 102
5.2.3 燃料電池的優(yōu)缺點(diǎn) 102
5.3 燃料電池的性能 103
5.3.1 燃料電池?zé)崃W(xué) 103
5.3.2 燃料電池的能效 107
5.3.3 燃料電池動(dòng)力學(xué) 109
5.3.4 燃料電池的傳質(zhì) 112
5.4 燃料電池的性能表征 113
5.4.1 現(xiàn)場(chǎng)電化學(xué)表征技術(shù) 113
5.4.2 非現(xiàn)場(chǎng)表征技術(shù) 116
5.5 中低溫燃料電池 118
5.5.1 磷酸燃料電池 118
5.5.2 堿性燃料電池 120
5.5.3 質(zhì)子交換膜燃料電池 122
5.5.4 陰離子交換膜燃料電池 127
5.5.5 直接醇燃料電池 129
5.6 高溫燃料電池 131
5.6.1 熔融碳酸鹽燃料電池 131
5.6.2 固體氧化物燃料電池 134
5.7 其他燃料電池 137
5.7.1 生物燃料電池 137
5.7.2 質(zhì)子陶瓷燃料電池 140
5.7.3 氧化還原液流電池 141
參考文獻(xiàn) 143
第6章 超級(jí)電容器 146
6.1 超級(jí)電容器分類 146
6.1.1 雙電層電容器 147
6.1.2 贗電容器 148
6.1.3 非對(duì)稱超級(jí)電容器 152
6.2 超級(jí)電容器及其電極材料電化學(xué)性能測(cè)試方法 154
6.2.1 超級(jí)電容器電極材料電化學(xué)性能測(cè)試方法 154
6.2.2 超級(jí)電容器電化學(xué)性能測(cè)試方法 158
6.3 超級(jí)電容器電極材料 159
6.3.1 雙電層電極材料 160
6.3.2 贗電容電極材料 166
6.3.3 復(fù)合電極材料 175
參考文獻(xiàn) 184
第7章 電化學(xué)傳感器 187
7.1 概述 187
7.2 電化學(xué)傳感器的基本類型 188
7.3 離子傳感器 190
7.3.1 非晶體膜傳感器 190
7.3.2 晶體膜傳感器 191
7.4 電化學(xué)氣體傳感器 192
7.5 電化學(xué)生物傳感器 193
7.5.1 發(fā)展進(jìn)程 193
7.5.2 結(jié)構(gòu)和分類 194
7.5.3 電化學(xué)酶?jìng)鞲衅?194
7.5.4 電化學(xué)非酶?jìng)鞲衅?196
7.6 傳感性能評(píng)價(jià) 196
7.6.1 選擇性 197
7.6.2 適用的濃度范圍 197
7.6.3 靈敏度和檢測(cè)極限 200
7.6.4 穩(wěn)定性 201
參考文獻(xiàn) 201
第8章 金屬電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 204
8.1 金屬腐蝕 204
8.2 金屬電化學(xué)腐蝕 205
8.2.1 金屬電化學(xué)腐蝕原理 205
8.2.2 腐蝕電池類型 206
8.3 金屬的腐蝕形態(tài) 208
8.3.1 全面腐蝕 208
8.3.2 局部腐蝕 209
8.4 金屬腐蝕速率的標(biāo)定 211
8.4.1 質(zhì)量法 211
8.4.2 厚度法 211
8.4.3 容量法 212
8.4.4 電流法 213
8.5 測(cè)定金屬自腐蝕速率的電化學(xué)方法 213
8.5.1 金屬腐蝕動(dòng)力學(xué)基本方程 213
8.5.2 強(qiáng)極化區(qū)的Tafel 直線外推法求自腐蝕速率 217
8.5.3 微極化區(qū)線性極化法求自腐蝕速率 218
8.5.4 弱極化區(qū)三點(diǎn)法求自腐蝕速率 219
8.6 伊文斯腐蝕極化圖及其應(yīng)用 220
8.6.1 腐蝕極化圖 220
8.6.2 腐蝕極化圖的應(yīng)用 221
8.7 金屬的電化學(xué)保護(hù) 221
8.7.1 陽(yáng)極保護(hù)法 222
8.7.2 陰極保護(hù)法 223
參考文獻(xiàn) 225