電化學

書中采用的符號和單位
第1章 基礎、定義和概念
1.1 離子、電解質(zhì)和電荷的量子化
1.2 電化學池中從電子導電到離子導電的轉(zhuǎn)換
1.3 電解池與原電池：分解電勢與電動勢(emf)
1.4 法拉第定律
1.5 量度單位制
參考文獻
第2章 電導率和離子間的相互作用
2.1 電解質(zhì)基礎
2.1.1 電解質(zhì)導電的基本概念
2.1.2 電解質(zhì)溶液電導的測量
2.1.3 電導率
2.1.4 電導率值
2.2 電解質(zhì)電導率的經(jīng)驗定律
2.2.1 電導率與濃度的關系
2.2.2 摩爾電導率和當量電導率
2.2.3 科爾勞施定律和強電解質(zhì)極限電導率的測定
2.2.4 自由離子獨立遷移定律和弱電解質(zhì)摩爾電導率的測定
2.3 離子遷移率和希托夫傳輸
2.3.1 遷移數(shù)以及離子極限電導的測定
2.3.2 離子遷移數(shù)的實驗測定
2.3.3 遷移數(shù)和離子極限電導的數(shù)值
2.3.4 離子水化作用
2.3.5 質(zhì)子異常的電導率，H30+的結(jié)構(gòu)和質(zhì)子水合數(shù)
2.3.6 離子遷移速率和離子半徑的測定：瓦爾登法則
2.4 電解質(zhì)電導理論(稀電解質(zhì)溶液的德拜-休克爾-昂薩格理論)
2.4.1 模型描述：離子氛、弛豫效應和電泳效應
2.4.2 計算中心離子和離子氛產(chǎn)生的電勢：離子強度、離子半徑和離子云
2.4.3 適用于稀電解質(zhì)溶液電導的德拜-昂薩格方程
2.4.4 交流電場和強電場對電解質(zhì)電導的影響
2.5 電化學中的活度概念
2.5.1 活度系數(shù)
2.5.2 計算濃度依賴的活度系數(shù)
2.5.3 濃電解質(zhì)溶液的活度系數(shù)
2.6 弱電解質(zhì)性質(zhì)
2.6.1 奧斯特瓦爾德稀釋定律
2.6.2 電離受電場的影響
2.7 pH值的定義和緩沖溶液
2.8 非水溶液
2.8.1 非水溶劑中的離子溶化作用
2.8.2 非水溶液電解質(zhì)的電導率
2.8.3 含質(zhì)子非水溶液的pH-標度
2.9 電導率測量的應用
2.9.1 水的離子積的測定
2.9.2 難溶鹽溶度積的測定
2.9.3 難溶鹽溶解熱的測定
2.9.4 弱電解質(zhì)熱力學電離平衡常數(shù)的測定
2.9.5 電導滴定原理
參考文獻
第3章 電極電勢和相邊界的雙電層結(jié)構(gòu)
3.1 電極電勢及其與濃度、氣體壓力和溫度的關系
3.1.1 電池的電動勢和化學反應的最大可用能量
3.1.2 電極電勢的本質(zhì)，Galvanic電勢差和電化學勢
3.1.3 電極電勢以及金屬與含該金屬離子的溶液間的平衡電勢差的計算——Nernst方程
3.1.4 氧化還原電極的Nernst方程
3.1.5 氣體電極的Nernst方程
3.1.6 電極電勢和電池電動勢的測定
3.1.7 原電池的示意表示
3.1.8 從熱力學數(shù)據(jù)計算電池的電動勢
3.1.9 電動勢與溫度的關系
3.1.10 電池電動勢與壓力的關系——水溶液電解時的殘余電流
3.1.11 參比電極與電化學序列
3.1.12 第二類參比電極
3.1.13 非水溶劑中的電化學序列
3.1.14 非水溶劑的參比電極以及工作的電勢范圍
3.2 液接電勢
3.2.1 液接電勢的起源
3.2.2 擴散電勢的計算
3.2.3 有或沒有遷移的濃差電池
3.2.4 Henderson方程
3.2.5 擴散電勢的消除
3.3 膜電勢
3.4 雙電層和電動力學效應
3.4.1 Helmholtz和擴散雙電層：Zeta-電勢
3.4.2 離子、偶極和中性分子的吸附——零電荷電勢
3.4.3 雙電層電容
3.4.4 電化學雙電層的一些數(shù)據(jù)
3.4.5 電毛細現(xiàn)象
3.4.6 電動力學效應——電泳、電滲析、Dorn效應以及離子流電壓
3.4.7 雙電層的理論研究
3.5 半導體電極的電勢及相邊界行為
3.5.1 金屬導體、半導體和絕緣體
3.5.2 半導體電極的電化學平衡
3.6 電勢差測量的應用
3.6.1 標準電勢與平均活度系數(shù)的測定
3.6.2 難溶鹽的溶度積
3.6.3 水的離子積的確定
3.6.4 弱酸的解離常數(shù)
3.6.5 熱力學狀態(tài)函數(shù)(ΔrG0、ΔrH0和ΔrS0)以及化學反應相應的平衡常數(shù)的確定
3.6.6 用氫電極來測量pH值
3.6.7 用玻璃電極測量pH值
3.6.8 電勢滴定的原理
參考文獻
第4章 電勢與電流
4.1 流過電流時的電池電壓與電極電勢的概述
4.1.1 超電勢的概念
4.1.2 超電勢的測量：單電極的電流-電勢曲線
4.2 伏安曲線中的電荷轉(zhuǎn)移區(qū)
4.2.1 借助Arrhenius方程來理解電荷轉(zhuǎn)移控制下的電流-電勢曲線
4.2.2 交換電流密度j0與不對稱因子β的意義
4.2.3 交換電流密度與濃度的關系
4.2.4 涉及多電子連續(xù)轉(zhuǎn)移的電極反應
4.2.5 偶合化學平衡的電荷轉(zhuǎn)移：電化學反應級數(shù)
4.2.6 有關電荷轉(zhuǎn)移問題的進一步理論考慮
4.2.7 活化參數(shù)的確定以及電化學反應與溫度的關系
4.3 濃差超電勢——物質(zhì)的傳質(zhì)對伏安曲線的影響
4.3.1 濃差超電勢與Butler-Volmer方程式的關系
4.3.2 擴散超電勢與擴散層
4.3.3 在恒電勢和恒定表面濃度cs下的電流-時間關系
4.3.4 在恒電流條件下的電勢-時間關系：恒電流電解法
4.3.5 對流傳質(zhì)與旋轉(zhuǎn)電極
4.3.6 通過電遷移的傳質(zhì)過程：Nernst-Plank方程
4.3.7 球形擴散
4.3.8 微電極
4.4 同時發(fā)生的化學過程對伏安曲線的影響
4.4.1 反應超電勢、反應極限電流和反應層厚度
4.5 吸附過程
4.5.1 吸附等溫線的幾種形式
4.5.2 吸附焓和Pauling公式
4.5.3 電流-電勢行為和吸附極限電流
4.5.4 交換電流密度與吸附焓的關系，火山曲線
4.6 電化學結(jié)晶-金屬的沉積與溶解
4.6.1 金屬沉積的簡單模型
4.6.2 螺旋位錯存在下的晶體生長
4.6.3 欠電勢沉積
4.6.4 金屬溶解與鈍化的反應動力學
4.6.5 電化學材料科學與電化學表面技術
4.7 混合電極與腐蝕
4.7.1 酸腐蝕的機理
4.7.2 氧腐蝕
4.7.3 電勢-pH值關系圖(Pourbaix圖)
4.7.4 腐蝕防護
4.8 半導體電極上的電流
4.8.1 半導體上的光效應
4.8.2 光電化學
4.8.3 光伏電池
4.8.4 太陽光能的捕獲利用
4.8.5 利用光電化學技術消毒
4.9 生物電化學
4.9.1 一種典型的氧化還原酶：葡萄糖氧化酶的生物電化學
4.9.2 幾種生化物質(zhì)的電化學研究
參考文獻
第5章 電極/電解液界面的研究方法
5.1 穩(wěn)態(tài)伏安曲線的測量
5.1.1 恒電位儀
5.1.2 利用電勢階躍法測量反應動力學數(shù)據(jù)
5.1.3 有效控制傳質(zhì)條件下的測量
5.1.4 利用湍流對快速反應進行穩(wěn)態(tài)測量
5.2 準穩(wěn)態(tài)測量方法
5.2.1 循環(huán)伏安法：研究電極吸附和電極過程的電化學譜學法
5.2.2 交流(AC)測量法
5.3 研究電極表面吸附層的電化學方法
5.3.1 測量流過的電量
5.3.2 電容的測量
5.4 譜學電化學及其他非經(jīng)典研究方法
5.4.1 序言
5.4.2 紅外譜學電化學
5.4.3 電子自旋共振
5.4.4 電化學質(zhì)譜
5.4.5 其他重要的測量方法
5.4.6 掃描顯微技術
5.5 納米結(jié)構(gòu)的制備，掃描隧道顯微鏡與向真空轉(zhuǎn)移的結(jié)合
5.5.1 利用STM針尖制備納米結(jié)構(gòu)：SECM實驗
5.5.2 掃描隧道顯微鏡技術與向真空轉(zhuǎn)移的結(jié)合
5.6 光學方法
5.6.1 橢圓偏振技術
5.6.2 XAS、SXS和XANES
參考文獻
第6章 電催化與反應機理
6.1 電催化概述
6.2 氫電極
6.2.1 吸附中間產(chǎn)物對伏安曲線的影響
6.2.2 溶液pH值和催化劑表面狀態(tài)的影響
6.2.3 鉑電極上氫的氧化及氧的化學吸附
6.3 氧電極反應
6.3.1 利用旋轉(zhuǎn)環(huán)-盤電極研究氧的還原反應
6.4 甲醇氧化
6.4.1 甲醇在酸性電解液中氧化的平行反應途徑
6.4.2 甲醇吸附
6.4.3 甲醇氧化的反應產(chǎn)物及吸附的中間產(chǎn)物
6.4.4 表面結(jié)構(gòu)及吸附陰離子的影響
6.4.5 甲醇氧化反應的機理
6.4.6 甲醇氧化的催化促進劑
6.5 CO在鉑電極表面的氧化反應
6.5.1 吸附在Pt(111)表面上的CO的表面結(jié)構(gòu)的確定
6.5.2 溶解CO存在時CO的氧化
6.5.3 CO氧化：Langmuir-Hinshelwood機理
6.5.4 CO在高過電勢時的氧化、傳質(zhì)和氧覆蓋度的影響
6.6 將乙醇的化學能轉(zhuǎn)化為電能
6.7 有機電化學中的反應機理
6.7.1 一般事項
6.7.2 有機電化學電極過程分類
6.7.3 氧化過程：電極電勢、反應中間物和最終產(chǎn)物
6.7.4 還原過程：電極電勢、反應中間物和最終產(chǎn)物
6.7.5 更多的電有機反應及電極表面的影響
6.7.6 電化學聚合
6.8 電化學體系中的振蕩
參考文獻
第7章 固體及熔融鹽離子導體電解質(zhì)
7.1 離子導電固體
7.1.1 固體中離子導電的原因
7.1.2 固體電極上的電流電壓測量
7.2 固體聚合物膜電解質(zhì)(SPE’s)
7.2.1 固體聚合物電解質(zhì)膜體系的電流/電壓測量
7.2.2 其他聚合物膜
7.3 離子導體熔融物
7.3.1 導電性
7.3.2 電流-電壓研究
7.3.3 高溫熔融物的其他應用
7.3.4 室溫熔融鹽
參考文獻
第8章 工業(yè)電化學過程
8.1 簡介
8.1.1 電化學過程的特點
8.1.2 經(jīng)典電解槽設計及空間-時間產(chǎn)額
8.1.3 電催化劑的形貌
8.1.4 活化超電勢
8.2 電化學制備氯氣和氫氧化鈉
8.2.1 電解氯化鈉水溶液過程中的電極反應
8.2.2 隔膜電解槽
8.2.3 汞齊電解槽
8.2.4 離子交換膜過程
8.2.5 用氧陰極的離子膜過程
8.3 金屬材料的電化學提取與提純
8.3.1 水溶液中的金屬材料提取
8.3.2 水溶液中的金屬材料提純
8.3.3 熔鹽電解
8.4 無機化合物的特殊制備方法
8.4.1 次氯酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽
8.4.2 過氧化氫和過二硫酸
8.4.3 傳統(tǒng)水電解過程
8.4.4 現(xiàn)代水電解過程和制氫技術
8.5 電有機合成
8.5.1 工藝和特征綜述
8.5.2 己二腈——Monsanto工藝
8.6 現(xiàn)代電解池設計
8.7 未來可能的電催化
8.7.1 異相化學反應中催化活性的電化學改性(NEMCA效應)
8.8 組分分離技術
8.8.1 廢水處理
8.8.2 電滲析
8.8.3 電泳
8.8.4 核工業(yè)中的電化學分離步驟
參考文獻
第9章 電池
9.1 基本概念
9.2 電池的性能、組件和特點
9.2.1 鉛酸蓄電池的功能和結(jié)構(gòu)
9.2.2 鋅錳干電池的功能和構(gòu)成
9.2.3 電解液和自放電
9.2.4 開路電壓、比容和能量密度
9.2.5 伏安特性、功率密度和功率密度/能量密度圖
9.2.6 電池放電特性
9.2.7 充電特性、電流效率、能量效率和循環(huán)次數(shù)
9.2.8 電能和電池裝機功率的成本
9.3 二次電池體系
9.3.1 傳統(tǒng)二次電池
9.3.2 最新進展
9.3.3 二次電池體系數(shù)據(jù)總結(jié)
9.4 鋅錳干電池以外的其他一次電池體系
9.4.1 堿性電池
9.4.2 鋅-汞氧化物電池
9.4.3 鋰一次電池
9.4.4 一次電池體系中的電極和電池特性
9.5 燃料電池
9.5.1 使用氣體燃料的燃料電池
9.5.2 最新進展
9.5.3 使用液體燃料的燃料電池
9.6 空氣一次電池和二次電池
9.6.1 金屬-空氣一次電池
9.6.2 金屬-空氣二次電池
9.7 電池和燃料電池的效率
9.8 超級電容器
參考文獻
第10章 電分析領域的應用
10.1 使用電化學指示劑的滴定過程
10.2 電分析方法
10.2.1 極譜法和伏安法
10.2.2 其他方法——庫侖法、電重量法和計時電勢法
10.3 電化學傳感器
10.3.1 電導及pH值的測量
10.3.2 氧化還原電極
10.3.3 離子選擇性電極
10.3.4 氣體分析傳感器
參考文獻