電化學(xué)基礎(chǔ)教程（陳君麗）（第三版）
《電化學(xué)基礎(chǔ)教程》（第三版） 系統(tǒng)介紹了電化學(xué)的基本原理、方法及應(yīng)用，注重物理化學(xué)與電化學(xué)的知識(shí)體系銜接，重視基本概念的闡述，內(nèi)容新穎、難易適中。全書分為四個(gè)部分，第一部分介紹電化學(xué)體系的組成以及導(dǎo)體和電解質(zhì)的性質(zhì)（第1～3章）；第二部分介紹電化學(xué)熱力學(xué)原理以及電極/溶液界面雙電層的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（第4、5章）；第三部分介紹電極過程動(dòng)力學(xué)基本原理及各種研究和測(cè)量方法（第6～9章）；第四部分介紹化學(xué)電源、電鍍、電解、腐蝕防護(hù)、電合成、電催化等領(lǐng)域一些實(shí)際電極過程的基本原理（第10章）。本書配套有15個(gè)教學(xué)視頻、10個(gè)圖文擴(kuò)展閱讀素材和部分習(xí)題解答，可通過掃描書中二維碼閱讀。
本書主要供高等院校能源化學(xué)工程、儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)、新能源材料與器件、化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、物理化學(xué)及相關(guān)專業(yè)作為電化學(xué)原理或電化學(xué)基礎(chǔ)課程的教材使用，也可供化學(xué)電源、表面處理、工業(yè)電解、腐蝕防護(hù)、電分析化學(xué)、材料電化學(xué)等領(lǐng)域的教學(xué)、科研、技術(shù)人員參考。
高鵬 工學(xué)博士，哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）海洋學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系副教授，碩士研究生導(dǎo)師。在教學(xué)與人才培養(yǎng)方面，指導(dǎo)學(xué)生獲哈工大優(yōu)秀碩士學(xué)位論文、山東省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文、全國(guó)化工設(shè)計(jì)大賽二等獎(jiǎng)、全國(guó)節(jié)能減排大賽三等獎(jiǎng)、中國(guó)大學(xué)生動(dòng)力電池創(chuàng)新競(jìng)賽全國(guó)銅獎(jiǎng)、山東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銅獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。主編的專業(yè)課教材《電化學(xué)基礎(chǔ)教程》（二版）被評(píng)為2020年中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀教材一等獎(jiǎng)，被全國(guó)40余所院校選用為教材，在國(guó)內(nèi)產(chǎn)生較大影響。主持航天科學(xué)技術(shù)基金等科研項(xiàng)目6項(xiàng)，參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃變革性技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)等科研項(xiàng)目5項(xiàng)。
第1章 緒論 1
1.1 電化學(xué)簡(jiǎn)介 1
1.2 電化學(xué)的歷史 2
1.3 電化學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展 4
1.4 本書結(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)方法 6
復(fù)習(xí)題 7
第2章 導(dǎo)體和電化學(xué)體系 8
2.1 電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 8
2.1.1 電場(chǎng)與電勢(shì) 8
2.1.2 導(dǎo)體及其在電場(chǎng)中的性質(zhì) 9
2.2 兩類導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 10
2.2.1 電子導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 10
2.2.2 離子導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理 12
2.3 電化學(xué)體系 12
2.3.1 兩類電化學(xué)裝置 12
2.3.2 從電子導(dǎo)電到離子導(dǎo)電的轉(zhuǎn)換 14
2.4 法拉第定律 14
2.5 實(shí)際電化學(xué)裝置的設(shè)計(jì) 16
2.5.1 實(shí)際電化學(xué)裝置的組成 16
2.5.2 實(shí)際電化學(xué)裝置設(shè)計(jì)示例 17
復(fù)習(xí)題 18
第3章 液態(tài)電解質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì) 20
3.1 電解質(zhì)溶液與離子水化 20
3.1.1 溶液中電解質(zhì)的分類 20
3.1.2 水的結(jié)構(gòu)與水化焓 21
3.1.3 離子的水化膜 22
3.1.4 固/液界面的水化膜 24
3.2 電解質(zhì)溶液的活度 24
3.2.1 活度的概念 24
3.2.2 離子的平均活度 25
3.2.3 離子強(qiáng)度定律 26
3.3 電解質(zhì)溶液的電遷移 27
3.3.1 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率 27
3.3.2 離子的淌度 29
3.3.3 離子遷移數(shù) 31
3.3.4 水溶液中質(zhì)子的導(dǎo)電機(jī)制 32
3.4 電解質(zhì)溶液的擴(kuò)散 34
3.4.1 Fick第一定律 34
3.4.2 Fick第二定律 35
3.4.3 擴(kuò)散系數(shù) 36
3.5 電解質(zhì)溶液的離子氛理論 38
3.5.1 離子氛的概念 38
3.5.2 松弛效應(yīng)與電泳效應(yīng) 39
3.5.3 昂薩格極限公式 39
3.5.4 交流電場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)電解質(zhì)電導(dǎo)的影響 40
3.6 無機(jī)固體電解質(zhì) 40
3.6.1 無機(jī)固體電解質(zhì)離子導(dǎo)電機(jī)理 41
3.6.2 固態(tài)鋰電池中的無機(jī)固體電解質(zhì) 42
3.7 聚合物電解質(zhì) 43
3.7.1 固態(tài)鋰電池中的聚合物電解質(zhì) 43
3.7.2 全氟磺酸聚合物膜 44
3.8 熔鹽電解質(zhì) 44
3.8.1 熔融電解質(zhì) 44
3.8.2 室溫離子液體 45
復(fù)習(xí)題 46
第4章 電化學(xué)熱力學(xué) 48
4.1 相間電勢(shì)與可逆電池 48
4.1.1 內(nèi)電勢(shì)與外電勢(shì) 48
4.1.2 界面電勢(shì)差 50
4.1.3 電化學(xué)勢(shì)與費(fèi)米能級(jí) 51
4.1.4 可逆電池 51
4.2 電極電勢(shì) 53
4.2.1 氫標(biāo)電極電勢(shì)與 Nernst方程 53
4.2.2 氫標(biāo)電極電勢(shì)在計(jì)算中的應(yīng)用 55
4.2.3 可逆電極 56
4.3 液體接界電勢(shì) 57
4.4 離子選擇性電極 58
4.4.1 膜電勢(shì) 59
4.4.2 玻璃電極 60
4.4.3 其他類型的離子選擇性電極 61
復(fù)習(xí)題 62
第5章 雙電層 64
5.1 雙電層簡(jiǎn)介 64
5.1.1 雙電層的形成 64
5.1.2 離子雙層的形成條件 65
5.1.3 理想極化電極與理想不極化電極 66
5.2 雙電層結(jié)構(gòu)的研究方法 67
5.2.1 電毛細(xì)曲線 67
5.2.2 微分電容曲線 69
5.2.3 零電荷電勢(shì) 71
5.2.4 離子表面剩余量 72
5.3 雙電層結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展 73
5.3.1 Helmholtz模型與Gouy-Chapman模型 73
5.3.2 Gouy-Chapman-Stern模型 74
5.3.3 Grahame模型與特性吸附 80
5.3.4 Bockris模型與溶劑層的影響 83
5.4 有機(jī)活性物質(zhì)在電極表面的吸附 85
5.4.1 有機(jī)物的可逆吸附 85
5.4.2 有機(jī)物的不可逆吸附 88
復(fù)習(xí)題 88
第6章 電化學(xué)動(dòng)力學(xué)概論 90
6.1 電極的極化 90
6.1.1 極化與過電勢(shì) 90
6.1.2 極化曲線與三電極體系 91
6.1.3 穩(wěn)態(tài)極化曲線的測(cè)量 93
6.1.4 電化學(xué)工作站 94
6.2 不可逆電化學(xué)裝置 95
6.3 電極過程與電極反應(yīng) 97
6.3.1 電極過程歷程分析 97
6.3.2 電極反應(yīng)的特點(diǎn)與種類 99
6.4 電極過程的速率控制步驟 99
6.4.1 速率控制步驟 99
6.4.2 常見極化類型 101
6.4.3 電極過程的特征及研究方法 102
復(fù)習(xí)題 103
第7章 電化學(xué)極化 105
7.1 電化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論基礎(chǔ) 105
7.1.1 化學(xué)動(dòng)力學(xué)回顧 105
7.1.2 電子轉(zhuǎn)移的動(dòng)態(tài)平衡與極化本質(zhì) 108
7.1.3 電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)理論發(fā)展簡(jiǎn)介 109
7.2 電極動(dòng)力學(xué)的Butler-Volmer模型 110
7.2.1 單電子反應(yīng)的Butler-Volmer公式 111
7.2.2 傳遞系數(shù) 114
7.2.3 標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù) 115
7.2.4 交換電流密度 115
7.3 單電子反應(yīng)的電化學(xué)極化 117
7.3.1 電化學(xué)極化下的Butler-Volmer公式 117
7.3.2 Tafel公式 118
7.3.3 線性極化公式 119
7.4 多電子反應(yīng)的電極動(dòng)力學(xué) 121
7.4.1 多電子反應(yīng)的Butler-Volmer公式 121
7.4.2 多電子反應(yīng)的電化學(xué)極化 123
7.4.3 多電子反應(yīng)中控制步驟的計(jì)算數(shù) 124
7.5 電極反應(yīng)機(jī)理的研究 125
7.5.1 利用電化學(xué)極化曲線測(cè)量動(dòng)力學(xué)參數(shù) 125
7.5.2 電極反應(yīng)的級(jí)數(shù) 126
7.5.3 平衡態(tài)近似與電極反應(yīng)歷程分析 127
7.6 分散層對(duì)電極反應(yīng)速率的影響———ψ1 效應(yīng) 129
7.6.1 分散層電勢(shì)差對(duì)電極動(dòng)力學(xué)的影響 129
7.6.2 考慮了ψ1 電勢(shì)的動(dòng)力學(xué)公式 130
7.6.3 過硫酸根離子還原極化曲線分析 130
7.7 平衡電勢(shì)與穩(wěn)定電勢(shì) 132
7.7.1 穩(wěn)定電勢(shì) 132
7.7.2 如何建立平衡電勢(shì) 133
復(fù)習(xí)題 134
第8章 濃度極化 137
8.1 液相傳質(zhì) 137
8.1.1 液相傳質(zhì)方式 137
8.1.2 液相傳質(zhì)流量 139
8.1.3 支持電解質(zhì) 139
8.2 擴(kuò)散與擴(kuò)散層 140
8.2.1 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散與非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 140
8.2.2 擴(kuò)散層 141
8.3 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散傳質(zhì)規(guī)律 142
8.3.1 理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 142
8.3.2 穩(wěn)態(tài)對(duì)流擴(kuò)散 144
8.4 可逆電極反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)濃度極化 148
8.4.1 產(chǎn)物不溶 148
8.4.2 產(chǎn)物可溶，且產(chǎn)物初始濃度為零 150
8.4.3 產(chǎn)物可溶，且產(chǎn)物初始濃度不為零 151
8.5 電化學(xué)極化與濃度極化共存時(shí)的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)規(guī)律 153
8.5.1 混合控制的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)公式 153
8.5.2 電化學(xué)極化和濃度極化特點(diǎn)比較 156
8.6 流體動(dòng)力學(xué)方法簡(jiǎn)介 158
8.6.1 旋轉(zhuǎn)圓盤電極 158
8.6.2 旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極 161
8.7 電遷移對(duì)擴(kuò)散層中液相傳質(zhì)的影響 162
8.8 表面轉(zhuǎn)化步驟對(duì)電極過程的影響 164
8.8.1 表面轉(zhuǎn)化步驟控制時(shí)的動(dòng)力學(xué)公式 165
8.8.2 均相表面轉(zhuǎn)化與液相傳質(zhì)共同控制時(shí)的動(dòng)力學(xué)公式 166
復(fù)習(xí)題 168
第9章 基本暫態(tài)測(cè)量方法與極譜法 170
9.1 電勢(shì)階躍法 171
9.1.1 平面電極的大幅度電勢(shì)階躍 172
9.1.2 時(shí)間常數(shù) 175
9.1.3 微觀面積與表觀面積 178
9.1.4 球形電極的大幅度電勢(shì)階躍 179
9.1.5 微電極 181
9.1.6 準(zhǔn)可逆和不可逆電極反應(yīng)的電勢(shì)階躍 183
9.2 電流階躍法 185
9.2.1 電流階躍下的粒子濃度分布函數(shù) 186
9.2.2 可逆電極反應(yīng)的電勢(shì)-時(shí)間曲線 189
9.2.3 不可逆電極反應(yīng)的電勢(shì)-時(shí)間曲線 190
9.2.4 電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量方法小結(jié) 191
9.3 循環(huán)伏安法 192
9.3.1 掃描過程中的濃度分布曲線變化 193
9.3.2 可逆體系的循環(huán)伏安曲線 194
9.3.3 準(zhǔn)可逆和不可逆體系的循環(huán)伏安曲線 196
9.3.4 吸脫附體系的循環(huán)伏安曲線 197
9.3.5 雙層電容與溶液電阻對(duì)CV曲線的影響 198
9.4 電化學(xué)阻抗譜 198
9.4.1 電工學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 199
9.4.2 阻抗復(fù)平面圖 200
9.4.3 電化學(xué)體系的等效電路與阻抗譜 202
9.4.4 阻抗譜的半圓旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象與常相位元件 204
9.4.5 阻抗譜的數(shù)據(jù)處理與解析 205
9.5 滴汞電極與極譜法 207
9.5.1 滴汞電極 207
9.5.2 擴(kuò)散極譜電流 208
9.5.3 極譜波 210
復(fù)習(xí)題 212
第10章 實(shí)際電極過程 214
10.1 電催化概述 215
10.2 氫電極過程 217
10.2.1 氫在電極上的吸附 217
10.2.2 氫的陰極還原 219
10.2.3 氫的陽極氧化 222
10.3 氧電極過程 224
10.3.1 氧的陰極還原機(jī)理 225
10.3.2 氧在電極上的吸附 226
10.3.3 氧陰極還原的電催化劑 227
10.3.4 氧的陽極氧化機(jī)理 229
10.4 金屬陰極過程 229
10.4.1 金屬陰極過程基本特點(diǎn) 230
10.4.2 簡(jiǎn)單金屬離子的陰極還原 231
10.4.3 金屬配離子的陰極還原 232
10.4.4 電結(jié)晶 233
10.4.5 電解法制備金屬粉末 235
10.4.6 電鑄 236
10.5 金屬陽極過程 236
10.5.1 正常的金屬陽極溶解過程 237
10.5.2 金屬的鈍化 237
10.5.3 金屬的自溶解 239
10.5.4 金屬腐蝕與防護(hù) 242
10.5.5 金屬電解加工與拋光 245
10.5.6 電池中鋅電極的陽極過程 245
10.5.7 鋁合金的陽極氧化 247
10.6 電合成電極過程 248
10.6.1 電解合成二氧化錳 249
10.6.2 電解合成己二腈 250
10.7 CO2 的電化學(xué)還原過程 252
10.7.1 CO2 電催化還原機(jī)理 252
10.7.2 CO2 電催化還原的主要影響因素 254
10.7.3 非水溶液體系中的CO2 電催化還原 256
10.8 嵌入型電極過程 256
10.8.1 嵌入型電極的結(jié)構(gòu)特征 256
10.8.2 嵌入型電極的動(dòng)力學(xué)特征 258
10.8.3 嵌入型電極的電化學(xué)機(jī)理模型 258
復(fù)習(xí)題 260
附錄 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表（29815K，101325kPa） 262
部分習(xí)題解答 264
參考文獻(xiàn) 265
電化學(xué)名詞術(shù)語中英文對(duì)照表 266
符號(hào)表 271
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