第1章緒論1

1.1電化學(xué)科學(xué)的研究對象1

1.2電化學(xué)科學(xué)在實際生活中的應(yīng)用3

1.2.1電化學(xué)工業(yè)3

1.2.2化學(xué)電源4

1.2.3金屬的腐蝕與防護4

1.3電化學(xué)科學(xué)的發(fā)展簡史和發(fā)展趨勢5

1.3.1電化學(xué)科學(xué)的發(fā)展簡史5

1.3.2電化學(xué)科學(xué)的發(fā)展趨勢6

1.4電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性及其影響因素9

1.4.1電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)9

1.4.2離子淌度12

1.4.3離子遷移數(shù)13

1.5電解質(zhì)溶液的活度與活度系數(shù)15

1.5.1溶液活度的基本概念15

1.5.2離子活度和電解質(zhì)活度16

1.5.3離子強度定律17

思考題18

例題18

習(xí)題20

第2章電化學(xué)熱力學(xué)22

2.1相間電位22

2.1.1相間電位的基本概念22

2.1.2金屬接觸電位24

2.1.3電極電位24

2.1.4絕對電位和相對電位26

2.1.5液體接界電位29

2.2電化學(xué)體系31

2.2.1原電池(自發(fā)電池)31

2.2.2電解池38

2.2.3腐蝕電池39

2.2.4濃差電池40

2.3平衡電極電位42

2.3.1電極的可逆性42

2.3.2可逆電極的電位43

2.3.3電極電位的測量44

2.3.4可逆電極類型44

2.3.5標(biāo)準(zhǔn)電極電位和標(biāo)準(zhǔn)電化序47

2.4不可逆電極50

2.4.1不可逆電極及其電位50

2.4.2不可逆電極類型52

2.4.3可逆電位與不可逆電極電位的判別53

2.4.4影響電極電位的因素54

2.5電位pH圖56

2.5.1化學(xué)反應(yīng)和電極反應(yīng)的平衡條件57

2.5.2水的電位pH圖60

2.5.3金屬的電位pH圖63

2.5.4電位pH圖的局限性67

思考題68

例題69

習(xí)題76

第3章電極/溶液界面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)79

3.1概述79

3.1.1研究電極/溶液界面性質(zhì)的意義79

3.1.2理想極化電極79

3.2電毛細現(xiàn)象80

3.2.1電毛細曲線及其測定80

3.2.2電毛線曲線的微分方程81

3.2.3離子表面剩余量82

3.3雙電層的微分電容85

3.3.1雙電層的電容85

3.3.2微分電容的測量86

3.3.3微分電容曲線87

3.4雙電層的結(jié)構(gòu)89

3.4.1電極/溶液界面的基本結(jié)構(gòu)89

3.4.2斯特恩(Stern)模型91

3.4.3緊密層的結(jié)構(gòu)96

3.5零電荷電位99

3.6電極/溶液界面的吸附現(xiàn)象102

3.6.1無機離子的吸附103

3.6.2有機物的吸附105

3.6.3氫原子和氧原子的吸附110

思考題114

例題115

習(xí)題116

第4章電極過程概述118

4.1電極的極化現(xiàn)象118

4.1.1什么是電極的極化118

4.1.2電極極化的原因119

4.1.3極化曲線120

4.1.4極化曲線的測量121

4.2原電池和電解池的極化圖123

4.3電極過程的基本歷程、速度控制步驟及準(zhǔn)平衡態(tài)125

4.3.1電極過程的基本歷程125

4.3.2電極過程的速度控制步驟126

4.3.3準(zhǔn)平衡態(tài)128

4.4電極過程的特征129

思考題130

例題130

習(xí)題132

第5章液相傳質(zhì)步驟動力學(xué)134

5.1液相傳質(zhì)方式134

5.1.1液相傳質(zhì)的三種方式134

5.1.2液相傳質(zhì)三種方式的相對比較137

5.1.3液相傳質(zhì)三種方式的相互影響138

5.2穩(wěn)態(tài)擴散過程139

5.2.1理想條件下的穩(wěn)態(tài)擴散過程139

5.2.2真實條件下的穩(wěn)態(tài)擴散過程141

5.2.3旋轉(zhuǎn)圓盤電極144

5.2.4電遷移對穩(wěn)態(tài)擴散過程的影響145

5.3濃差極化的規(guī)律及判別方法147

5.3.1濃差極化的規(guī)律147

5.3.2濃差極化的判別方法150

5.4非穩(wěn)態(tài)擴散過程151

5.4.1菲克第二定律151

5.4.2平面電極上的非穩(wěn)態(tài)擴散153

5.4.3球形電極上的非穩(wěn)態(tài)擴散160

5.5滴汞電極的擴散電流163

5.5.1滴汞電極及其基本性質(zhì)163

5.5.2滴汞電極的擴散極譜電流———依科維奇(Ilkovic)公式166

5.5.3極譜波168

思考題170

例題171

習(xí)題172

第6章電子轉(zhuǎn)移步驟動力學(xué)174

6.1電極電位對電子轉(zhuǎn)移步驟反應(yīng)速度的影響174

6.1.1電極電位對反應(yīng)活化能的影響174

6.1.2電極電位對反應(yīng)速度的影響177

6.2電子轉(zhuǎn)移步驟的基本動力學(xué)參數(shù)179

6.2.1交換電流密度j0180

6.2.2交換電流密度與電極反應(yīng)的動力學(xué)特性181

6.2.3電極反應(yīng)速度常數(shù)K184

6.3穩(wěn)態(tài)電化學(xué)極化規(guī)律185

6.3.1電化學(xué)極化的基本實驗事實185

6.3.2巴特勒伏爾摩(ButlerVolmer)方程186

6.3.3高過電位下的電化學(xué)極化規(guī)律188

6.3.4低過電位下的電化學(xué)極化規(guī)律189

6.3.5穩(wěn)態(tài)極化曲線法測量基本動力學(xué)參數(shù)191

6.4多電子的電極反應(yīng)191

6.4.1多電子轉(zhuǎn)移步驟概述191

6.4.2多電子轉(zhuǎn)移步驟的動力學(xué)規(guī)律193

6.5雙電層結(jié)構(gòu)對電化學(xué)反應(yīng)速度的影響(ψ1效應(yīng))196

6.6電化學(xué)極化與濃差極化共存時的動力學(xué)規(guī)律201

6.6.1混合控制時的動力學(xué)規(guī)律201

6.6.2電化學(xué)極化規(guī)律和濃差極化規(guī)律的比較204

6.7電子轉(zhuǎn)移步驟量子理論簡介205

6.7.1電子躍遷的隧道效應(yīng)205

6.7.2弗蘭克康東(FrankCondon)原理206

6.7.3金屬和溶液中電子能級的分布206

6.7.4電極/溶液界面的電子躍遷209

6.7.5平衡電位下和電極極化時的電子躍遷210

思考題211

例題212

習(xí)題213

第7章氫、氧電極過程及其電催化216

7.1電催化概述216

7.1.1電催化概念216

7.1.2電催化與化學(xué)催化217

7.1.3電催化劑及其催化活性影響因素218

7.1.4電催化性能評價方法220

7.2氫析出反應(yīng)及其電催化220

7.2.1氫離子在陰極上的還原過程221

7.2.2析氫過電位及其影響因素222

7.2.3析氫反應(yīng)過程的機理228

7.2.4氫析出反應(yīng)的電化學(xué)催化233

7.3氫電極的陽極過程235

7.4氧的陽極析出反應(yīng)238

7.4.1氧的析出過程238

7.4.2析氧反應(yīng)機理239

7.5氧還原反應(yīng)機理及其電催化240

7.5.1氧還原反應(yīng)機理241

7.5.2氧還原反應(yīng)的電化學(xué)催化242

思考題244

第8章金屬的陽極過程245

8.1金屬陽極過程的特點245

8.2金屬的鈍化247

8.2.1金屬鈍化的原因247

8.2.2成相膜理論248

8.2.3吸附理論249

8.3影響金屬陽極過程的主要因素250

8.3.1金屬本性的影響250

8.3.2溶液組成的影響251

8.4鈍態(tài)金屬的活化253

思考題254

習(xí)題254

第9章金屬的電沉積過程255

9.1金屬電沉積的基本歷程及其特點255

9.1.1金屬電沉積的基本歷程255

9.1.2金屬電沉積過程的特點255

9.2金屬的陰極還原過程256

9.2.1金屬離子從水溶液中陰極還原的可能性256

9.2.2簡單金屬離子的陰極還原258

9.2.3金屬絡(luò)離子的陰極還原258

9.3金屬電結(jié)晶過程260

9.3.1鹽溶液中的結(jié)晶過程260

9.3.2電結(jié)晶形核過程261

9.3.3在已有晶面上的延續(xù)生長263

9.4合金電沉積264

9.4.1合金電沉積的基本條件264

9.4.2實現(xiàn)合金電沉積的措施265

9.4.3金屬共沉積的類型266

9.5金屬的欠電位沉積267

思考題269

習(xí)題269

第10章化學(xué)電源270

10.1化學(xué)電池的基本性能271

10.1.1電池電動勢271

10.1.2充、放電過程中的電極極化及端電壓隨時間的變化272

10.1.3容量274

10.1.4自放電275

10.1.5電池的效率276

10.2電池反應(yīng)動力學(xué)279

10.2.1伴有離子和電子傳遞的固相反應(yīng)279

10.2.2反應(yīng)生成物參與的固、液相反應(yīng)281

10.2.3反應(yīng)生成物溶解、再析出反應(yīng)283

10.3一次電池284

10.3.1錳干電池285

10.3.2堿錳電池287

10.4二次電池288

10.4.1鉛酸蓄電池288

10.4.2堿性蓄電池289

10.4.3鎳金屬氫化物電池292

10.5鋰電池293

10.5.1鋰電池的發(fā)展歷史293

10.5.2鋰電池的設(shè)計294

10.5.3電解質(zhì)295

10.5.4電極材料296

10.5.5典型鋰電池297

10.6空氣電池298

10.7超級電容器298

10.7.1超級電容器概述298

10.7.2超級電容器儲能機理299

10.8燃料電池300

10.8.1燃料電池概述301

10.8.2燃料電池的基本原理303

10.8.3燃料電池的分類與工作原理304

10.8.4燃料電池的效率及其影響因素309

思考題312

附錄314

參考文獻319