电化学

第1章基础、定义和概念1 11离子、电解质和电荷的量子化1 12电化学池中从电子导电到离子导电的转换2 13电解池与原电池分解电势与电动势(emf)4 14法拉第定律5 15量度单位制7 参考文献9 第2章电导率和离子间的相互作用10 21电解质基础10 211电解质导电的基本概念10 212电解质溶液电导的测量11 213电导率14 214电导率值15 22电解质电导率的经验定律16 221电导率与浓度的关系16 222摩尔电导率和当量电导率16 223科尔劳施定律和强电解质极限电导率的测定17 224自由离子独立迁移定律和弱电解质摩尔电导率的测定19 23离子迁移率和希托夫传输20 231迁移数以及离子极限电导的测定20 232离子迁移数的实验测定22 233迁移数和离子极限电导的数值23 234离子水化作用23 235质子异常的电导率，H3O+的结构和质子水合数25 236离子迁移速率和离子半径的测定瓦尔登法则27 24电解质电导理论(稀电解质溶液的德拜休克尔昂萨格理论)28 241模型描述离子氛、弛豫效应和电泳效应28 242计算中心离子和离子氛产生的电势离子强度、离子半径和离子云29 243适用于稀电解质溶液电导的德拜昂萨格方程32 244交流电场和强电场对电解质电导的影响34 25电化学中的活度概念34 251活度系数34 252计算浓度依赖的活度系数35 253浓电解质溶液的活度系数38 26弱电解质性质46 261奥斯特瓦尔德稀释定律46 262电离受电场的影响48 27pH值的定义和缓冲溶液48 28非水溶液51 281非水溶剂中的离子溶化作用51 282非水溶液电解质的电导率52 283含质子非水溶液的pH标度53 29电导率测量的应用54 291水的离子积的测定54 292难溶盐溶度积的测定55 293难溶盐溶解热的测定55 294弱电解质热力学电离平衡常数的测定55 295电导滴定原理56 参考文献57 第3章电极电势和相边界的双电层结构58 31电极电势及其与浓度、气体压力和温度的关系58 311电池的电动势和化学反应的*大可用能量58 312电极电势的本质，Galvanic电势差和电化学势59 313电极电势以及金属与含该金属离子的溶液间的平衡电势差的计算——Nernst方程61 314氧化还原电极的Nernst方程61 315气体电极的Nernst方程63 316电极电势和电池电动势的测定63 317原电池的示意表示64 318从热力学数据计算电池的电动势66 319电动势与温度的关系67 3110电池电动势与压力的关系——水溶液电解时的残余电流68 3111参比电极与电化学序列70 3112第二类参比电极73 3113非水溶剂中的电化学序列76 3114非水溶剂的参比电极以及工作的电势范围78 32液接电势78 321液接电势的起源78 322扩散电势的计算80 323有或没有迁移的浓差电池81 324Henderson方程82 325扩散电势的消除83 33膜电势84 34双电层和电动力学效应86 341Helmholtz和扩散双电层Zeta电势86 342离子、偶极和中性分子的吸附——零电荷电势89 343双电层电容89 344电化学双电层的一些数据91 345电毛细现象92 346电动力学效应——电泳、电渗析、Dorn效应以及离子流电压94 347双电层的理论研究96 35半导体电极的电势及相边界行为98 351金属导体、半导体和绝缘体98 352半导体电极的电化学平衡101 36电势差测量的应用102 361标准电势与平均活度系数的测定102 362难溶盐的溶度积104 363水的离子积的确定104 364弱酸的解离常数105 365热力学状态函数(ΔrG0、ΔrH0和ΔrS0)以及化学反应相应的平衡常数的确定106 366用氢电极来测量pH值107 367用玻璃电极测量pH值110 368电势滴定的原理113 参考文献114 第4章电势与电流115 41流过电流时的电池电压与电极电势的概述115 411超电势的概念117 412超电势的测量单电极的电流电势曲线117 42伏安曲线中的电荷转移区118 421借助Arrhenius方程来理解电荷转移控制下的电流电势曲线119 422交换电流密度j0与不对称因子β的意义122 423交换电流密度与浓度的关系124 424涉及多电子连续转移的电极反应125 425偶合化学平衡的电荷转移电化学反应级数127 426有关电荷转移问题的进一步理论考虑133 427活化参数的确定以及电化学反应与温度的关系136 43浓差超电势——物质的传质对伏安曲线的影响137 431浓差超电势与ButlerVolmer方程式的关系138 432扩散超电势与扩散层138 433在恒电势和恒定表面浓度cs下的电流时间关系140 434在恒电流条件下的电势时间关系恒电流电解法141 435对流传质与旋转电极142 436通过电迁移的传质过程NernstPlank方程147 437球形扩散147 438微电极149 44同时发生的化学过程对伏安曲线的影响151 441反应超电势、反应极限电流和反应层厚度151 45吸附过程154 451吸附等温线的几种形式154 452吸附焓和Pauling公式156 453电流电势行为和吸附极限电流157 454交换电流密度与吸附焓的关系，火山曲线158 46电化学结晶金属的沉积与溶解158 461金属沉积的简单模型159 462螺旋位错存在下的晶体生长162 463欠电势沉积163 464金属溶解与钝化的反应动力学164 465电化学材料科学与电化学表面技术166 47混合电极与腐蚀168 471酸腐蚀的机理168 472氧腐蚀169 473电势pH值关系图(Pourbaix图)170 474腐蚀防护171 48半导体电极上的电流173 481半导体上的光效应174 482光电化学175 483光伏电池176 484太阳光能的捕获利用177 485利用光电化学技术消毒179 49生物电化学180 491一种典型的氧化还原酶葡萄糖氧化酶的生物电化学181 492几种生化物质的电化学研究182 参考文献186 第5章电极/电解液界面的研究方法190 51稳态伏安曲线的测量190 511恒电位仪190 512利用电势阶跃法测量反应动力学数据191 513有效控制传质条件下的测量192 514利用湍流对快速反应进行稳态测量194 52准稳态测量方法196 521循环伏安法研究电极吸附和电极过程的电化学谱学法197 522交流(AC)测量法209 53研究电极表面吸附层的电化学方法219 531测量流过的电量220 532电容的测量221 54谱学电化学及其他非经典研究方法222 541序言222 542红外谱学电化学224 543电子自旋共振230 544电化学质谱234 545其他重要的测量方法242 546扫描显微技术243 55纳米结构的制备,扫描隧道显微镜与向真空转移的结合247 551利用STM针尖制备纳米结构SECM实验247 552扫描隧道显微镜技术与向真空转移的结合248 56光学方法250 561椭圆偏振技术251 562XAS、SXS和XANES254 参考文献256 第6章电催化与反应机理259 61电催化概述259 62氢电极261 621吸附中间产物对伏安曲线的影响262 622溶液pH值和催化剂表面状态的影响263 623铂电极上氢的氧化及氧的化学吸附264 63氧电极反应265 631利用旋转环盘电极研究氧的还原反应266 64甲醇氧化267 641甲醇在酸性电解液中氧化的平行反应途径268 642甲醇吸附269 643甲醇氧化的反应产物及吸附的中间产物269 644表面结构及吸附阴离子的影响271 645甲醇氧化反应的机理271 646甲醇氧化的催化促进剂272 65CO在铂电极表面的氧化反应273 651吸附在Pt(111)表面上的CO的表面结构的确定274 652溶解CO存在时CO的氧化275 653CO氧化LangmuirHinshelwood机理276 654CO在高过电势时的氧化、传质和氧覆盖度的影响277 66将乙醇的化学能转化为电能278 67有机电化学中的反应机理279 671一般事项279 672有机电化学电极过程分类280 673氧化过程电极电势、反应中间物和*终产物282 674还原过程电极电势、反应中间物和*终产物283 675更多的电有机反应及电极表面的影响284 676电化学聚合285 68电化学体系中的振荡287 参考文献289 第7章固体及熔融盐离子导体电解质291 71离子导电固体291 711固体中离子导电的原因291 712固体电极上的电流电压测量293 72固体聚合物膜电解质(SPE's)295 721固体聚合物电解质膜体系的电流/电压测量296 722其他聚合物膜296 73离子导体熔融物299 731导电性299 732电流电压研究300 733高温熔融物的其他应用301 734室温熔融盐301 参考文献302 第8章工业电化学过程304 81简介304 811电化学过程的特点304 812经典电解槽设计及空间时间产额305 813电催化剂的形貌307 814活化超电势308 82电化学制备氯气和氢氧化钠309 821电解氯化钠水溶液过程中的电极反应309 822隔膜电解槽310 823汞齐电解槽311 824离子交换膜过程313 825用氧阴极的离子膜过程313 83金属材料的电化学提取与提纯317 831水溶液中的金属材料提取317 832水溶液中的金属材料提纯318 833熔盐电解318 84无机化合物的特殊制备方法320 841次氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐320 842过氧化氢和过二硫酸321 843传统水电解过程321 844现代水电解过程和制氢技术321 85电有机合成323 851工艺和特征综述323 852己二腈——Monsanto工艺324 86现代电解池设计325 87未来可能的电催化327 871异相化学反应中催化活性的电化学改性(NEMCA效应)327 88组分分离技术329 881废水处理329 882电渗析330 883电泳331 884核工业中的电化学分离步骤331 参考文献333 第9章电池336 91基本概念336 92电池的性能、组件和特点337 921铅酸蓄电池的功能和结构337 922锌锰干电池的功能和构成338 923电解液和自放电339 924开路电压、比容和能量密度340 925伏安特性、功率密度和功率密度/能量密度图340 926电池放电特性341 927充电特性、电流效率、能量效率和循环次数342 928电能和电池装机功率的成本343 93二次电池体系343 931传统二次电池343 932*新进展345 933二次电池体系数据总结353 94锌锰干电池以外的其他一次电池体系356 941碱性电池356 942锌汞氧化物电池356 943锂一次电池357 944一次电池体系中的电极和电池特性358 95燃料电池359 951使用气体燃料的燃料电池360 952*新进展362 953使用液体燃料的燃料电池369 96空气一次电池和二次电池372 961金属空气一次电池372 962金属空气二次电池373 97电池和燃料电池的效率374 98超级电容器375 参考文献377 第10章电分析领域的应用379 101使用电化学指示剂的滴定过程379 102电分析方法381 1021极谱法和伏安法381 1022其他方法——库仑法、电重量法和计时电势法387 103电化学传感器389 1031电导及pH值的测量389 1032氧化还原电极390 1033离子选择性电极390 1034气体分析传感器393 参考文献398