本書較為系統(tǒng)而全面地介紹了電化學(xué)研究中涉及的各類研究方法的原理、測量技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法。每種測量方法均增設(shè)了實驗內(nèi)容，并以不同的研究對象為例說明了這些測量方法的綜合運用。
全書分三個部分：第1章簡要介紹了電化學(xué)基本原理及相關(guān)概念，簡明扼要地闡述了電極過程的基本動力學(xué)；第2～6章詳盡地介紹了電化學(xué)測量的入門知識，講述了穩(wěn)態(tài)極化法、電流階躍法、電勢階躍法、線性電勢掃描法、循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗法等測試技術(shù)；第7章為電化學(xué)測量綜合實驗，針對不同的研究對象綜合運用多種電化學(xué)測試手段進(jìn)行深入研究。全書引用相關(guān)領(lǐng)域新近研究成果，以實例形式詳細(xì)介紹了各種測量方法的實驗設(shè)計和結(jié)果分析。
本書可作為電化學(xué)、分析化學(xué)、金屬材料等相關(guān)專業(yè)的本科生或研究生教材，也可作為電分析化學(xué)、化學(xué)電源、電鍍、金屬腐蝕、電解、電催化、電合成及冶金等專業(yè)或相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員的參考用書。
（1）本書雖然要求讀者具有基本的物理化學(xué)知識，但書中的論述從基礎(chǔ)入手并逐漸加深，并采取了重數(shù)學(xué)方程式的起源、輕數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程、重推導(dǎo)結(jié)論的實際應(yīng)用、強調(diào)各參數(shù)所表征的物理意義的原則，力求做到深入淺出。
（2）本書列舉了大量典型的研究實例，以利于讀者的深入學(xué)習(xí)，使讀者真正能學(xué)以致用。
（3）本書結(jié)合該領(lǐng)域的新研究成果，所列實例涉及鋰離子電池、電化學(xué)傳感器、液流電池等，契合行業(yè)研究熱點。
盡管電化學(xué)的工程問題體現(xiàn)為各種應(yīng)用場合，但其主要研究對象是由電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體構(gòu)成的電極界面。電化學(xué)的任務(wù)是研究該界面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，掌握電化學(xué)反應(yīng)過程特征規(guī)律，進(jìn)而依據(jù)試驗和生產(chǎn)需要進(jìn)行反應(yīng)過程的動力學(xué)調(diào)控。電化學(xué)測量是在電化學(xué)理論的基礎(chǔ)上采用黑箱理論進(jìn)行研究的。對電化學(xué)體系開展研究時，從激發(fā)函數(shù)和響應(yīng)函數(shù)的觀察中獲得化學(xué)信息，包括熱力學(xué)和動力學(xué)方面的多種參數(shù)，還可以方便地實現(xiàn)定性定量分析。正是由于電化學(xué)測量方法的先進(jìn)性和便捷性，近些年，電化學(xué)測量在諸多領(lǐng)域滲透頗深，得到了蓬勃發(fā)展。
筆者于2007年出版過一本《電化學(xué)測量》，時至今日，筆者又歷經(jīng)13輪的本科生教學(xué)，在課堂教學(xué)和課題研究過程中，積累了更為豐富的經(jīng)驗。為了能更好地服務(wù)于教學(xué)和科研，筆者特意對原有書稿進(jìn)行了修訂與更新。
本書分三個部分：第1章簡要介紹了電化學(xué)基本原理及相關(guān)概念，簡明扼要地闡述了電極過程的基本動力學(xué)；第2～6章詳盡地介紹了電化學(xué)測量的入門知識，講述了穩(wěn)態(tài)極化法、電流階躍法、電勢階躍法、線性掃描法、循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗法等測試技術(shù)；第7章為電化學(xué)測量綜合實驗，針對不同的研究對象綜合運用多種電化學(xué)測試手段進(jìn)行深入研究。對電化學(xué)噪聲、超微電極、局部電化學(xué)阻抗技術(shù)也進(jìn)行了必要介紹。全書引用相關(guān)領(lǐng)域新近研究成果，以實例形式詳細(xì)介紹了各種測量方法的實驗設(shè)計和結(jié)果分析。本書第1章由李寧編寫，第2～7章由胡會利編寫，全書由胡會利統(tǒng)稿。
書稿編寫過程中得到了許多前輩和好友的大力支持。屠振密老師和蔣雄老師給予了諸多幫助。高鵬老師審閱了部分書稿并提出了許多建設(shè)性意見，于元春老師在各章實驗內(nèi)容的編寫中提供了幫助，曹立新老師、滕祥國老師、朱永明老師提供了綜合實驗的部分素材和數(shù)據(jù)，綜合實驗部分還參考了Liana Muresan、Ycel Sahin、Mohammed A.Amin和S.Gojkovi的研究工作。此外，不少使用該書的教師和讀者對本書給予了極大的喜愛和支持。在此一并向大家致以誠摯的謝意！
胡會利
2019年5月
第1章電化學(xué)基本原理/001
1.1電化學(xué)熱力學(xué)/001
1.1.1電極與電極反應(yīng)/002
1.1.2界面電勢差與液接電勢/004
1.1.3可逆電池與能斯特方程/007
1.1.4法拉第定律與電化學(xué)工程/009
1.2雙電層/010
1.2.1雙電層的性質(zhì)及其研究方法/012
1.2.2雙電層的結(jié)構(gòu)/014
1.3電極反應(yīng)的基礎(chǔ)動力學(xué)/016
1.3.1動力學(xué)基本理論/016
1.3.2電極過程的Butler-Volmer模型/018
1.3.3標(biāo)準(zhǔn)速率常數(shù)、交換電流密度和傳遞系數(shù)/020
1.3.4多電子步驟機(jī)理/022
1.3.5相間電勢分布對電荷轉(zhuǎn)移速率的影響/023
1.4電極體系中的傳質(zhì)過程/024
1.4.1穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散/026
1.4.2非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散/029
1.5電極過程動力學(xué)/030
1.5.1極化條件對電極過程動力學(xué)的影響/030
1.5.2復(fù)雜電極過程/034
參考文獻(xiàn)/036
第2章電化學(xué)測量基礎(chǔ)知識/038
2.1電極電勢與測量體系/038
2.1.1電極電勢/038
2.1.2三電極體系/040
2.1.3兩回路/041
2.2電解質(zhì)溶液/043
2.2.1電解質(zhì)體系用溶劑/043
2.2.2支持電解質(zhì)/046
2.2.3溶解氧/047
2.3研究電極/048
2.3.1固體金屬電極/048
2.3.2碳電極/054
2.3.3汞電極/058
2.3.4微電極/060
2.3.5化學(xué)修飾電極/063
2.4參比電極/064
2.4.1水溶液中常用的參比電極/065
2.4.2有機(jī)體系用參比電極/070
2.4.3熔融鹽體系用參比電極/071
2.4.4微參比電極/072
2.4.5簡易參比電極和全固態(tài)參比電極/072
2.5電解池與實驗體系/073
2.5.1電解池的材料/073
2.5.2電解池的設(shè)計與各電極的配置/075
2.5.3實驗室常用的電解池/076
2.6電化學(xué)測量儀器/078
2.6.1恒電勢儀和電化學(xué)工作站/078
2.6.2電化學(xué)實驗操作/079
實驗內(nèi)容/081
一、鹽橋的制作/081
二、鉑黑電極的制備/082
三、參比電極的制備/082
參考文獻(xiàn)/084
第3章穩(wěn)態(tài)極化及研究方法/089
3.1穩(wěn)態(tài)與穩(wěn)態(tài)極化/089
3.1.1穩(wěn)態(tài)/089
3.1.2穩(wěn)態(tài)極化及其影響因素/090
3.1.3多個電對共軛時的電極的極化行為/092
3.2穩(wěn)態(tài)極化曲線的測量/094
3.2.1準(zhǔn)備工作/094
3.2.2恒電勢法和恒電流法/094
3.2.3階梯伏安法與慢掃描法/095
3.3穩(wěn)態(tài)極化測量的數(shù)據(jù)處理/097
3.3.1電化學(xué)極化控制下的解析方法/098
3.3.2混合控制下的解析方法/100
3.4強制對流技術(shù)/101
3.4.1旋轉(zhuǎn)圓盤電極/101
3.4.2旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極/107
3.5穩(wěn)態(tài)極化曲線的應(yīng)用/113
3.5.1在電化學(xué)基礎(chǔ)研究方面的應(yīng)用/114
3.5.2在化學(xué)電源中的應(yīng)用/116
3.5.3在電沉積中的應(yīng)用/118
3.5.4在材料電化學(xué)及腐蝕機(jī)理研究中的應(yīng)用/120
實驗內(nèi)容/121
一、穩(wěn)態(tài)極化曲線的測定與分析/121
二、極化曲線法研究緩蝕劑對低碳鋼及鍍鋅層析氫腐蝕的作用/123
參考文獻(xiàn)/126
第4章暫態(tài)基礎(chǔ)和測量技術(shù)/128
4.1暫態(tài)與暫態(tài)電流/128
4.2非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程/129
4.2.1電勢階躍下的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散/130
4.2.2電流階躍下的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散/132
4.3電化學(xué)等效電路/133
4.3.1電路模型的建立/133
4.3.2電化學(xué)反應(yīng)電阻/135
4.3.3溶液濃度阻抗/136
4.3.4電極等效電路的簡化/137
4.4暫態(tài)的研究方法/140
4.5電流階躍法/140
4.5.1電流階躍下的電極響應(yīng)特點/141
4.5.2小幅度電流階躍測量法/142
4.5.3濃度極化存在時的電流階躍法/145
4.5.4過渡時間/148
4.5.5雙電流階躍法/149
4.6電勢階躍法/151
4.6.1電勢階躍下的電流響應(yīng)特點/151
4.6.2小幅度電勢階躍測量法/151
4.6.3濃度極化存在時的電勢階躍法/154
4.6.4計時庫侖法/157
4.6.5雙電勢階躍下的計時庫侖法/158
4.7電量階躍法/160
實驗內(nèi)容/161
一、暫態(tài)法研究酸性溶液中KI/KIO3的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)/161
二、暫態(tài)法研究I-3/I-在Pt電極上的氧化還原過程/165
參考文獻(xiàn)/167
第5章伏安法測量與分析/169
5.1線性電勢掃描法/169
5.1.1電勢掃描中的電流響應(yīng)特點/169
5.1.2小幅度三角波掃描的極限簡化處理/170
5.1.3大幅度線性電勢掃描法/172
5.2循環(huán)伏安法/177
5.2.1簡單體系的循環(huán)伏安行為/177
5.2.2復(fù)雜電極過程的循環(huán)伏安法/181
5.2.3多步電荷轉(zhuǎn)移體系的循環(huán)伏安行為/187
5.2.4循環(huán)伏安測定的影響因素/192
5.2.5循環(huán)伏安法的應(yīng)用/201
5.3溶出分析法/210
5.3.1陽極溶出伏安法/210
5.3.2電勢溶出伏安法/212
5.3.3吸附溶出伏安法和吸附溶出電勢法/213
5.3.4陰極溶出伏安法/214
5.4脈沖伏安法/215
5.4.1斷續(xù)極譜法/216
5.4.2常規(guī)脈沖伏安法/217
5.4.3差分脈沖伏安法/218
5.4.4方波伏安法/220
實驗內(nèi)容/221
一、循環(huán)伏安法研究鐵氰化鉀和維生素C的電化學(xué)行為/221
二、鋅鈷共沉積過程的CV特征及合金鍍層成分的電化學(xué)分析/224
參考文獻(xiàn)/226
第6章電化學(xué)阻抗譜/231
6.1電化學(xué)阻抗的基本知識/232
6.1.1阻抗和電子元件的阻抗/232
6.1.2電化學(xué)阻抗的定義與基本條件/235
6.2電極過程理論模型的EIS行為/236
6.2.1理想極化電極的EIS/236
6.2.2電化學(xué)極化時的EIS/238
6.2.3平面電極存在半無限擴(kuò)散時的EIS/241
6.2.4其他擴(kuò)散模型引起的阻抗/246
6.2.5彌散效應(yīng)與常相位角元件Q/250
6.3電化學(xué)阻抗譜的測量/254
6.3.1電化學(xué)阻抗譜測試的實現(xiàn)方法/254
6.3.2電化學(xué)阻抗譜測試的主要參數(shù)與操作細(xì)節(jié)/256
6.4電化學(xué)阻抗譜的解析方法/258
6.4.1阻抗譜數(shù)據(jù)可靠性評估/258
6.4.2阻抗譜圖直觀解讀/259
6.4.3圖解分析與計算/261
6.4.4電化學(xué)阻抗譜的等效電路解析/261
6.4.5特定參數(shù)解析法/264
6.5電化學(xué)阻抗譜應(yīng)用實例/266
6.5.1在電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和電化學(xué)參數(shù)測量中的應(yīng)用/266
6.5.2陰極電沉積過程中的EIS/268
6.5.3在腐蝕科學(xué)研究中應(yīng)用/269
6.5.4在化學(xué)電源研究中的應(yīng)用/274
實驗內(nèi)容/279
一、嵌入反應(yīng)的電化學(xué)阻抗譜行為/279
二、有機(jī)涂層防護(hù)下的金屬腐蝕過程的EIS行為/282
參考文獻(xiàn)/284
第7章電化學(xué)測量綜合實驗/288
7.1鋅鋁鉻涂層和鋅鋁涂層的耐蝕性研究/288
一、實驗原理/288
二、實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)整理/293
三、數(shù)據(jù)示例/295
四、思考與總結(jié)/296
7.2甲醇在Pt電極上的電化學(xué)氧化研究/296
一、實驗原理/296
二、實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)整理/297
三、數(shù)據(jù)示例/298
四、思考與總結(jié)/299
7.3鋁合金在高氯酸鈉溶液中的點蝕行為研究/299
一、實驗原理/299
二、實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)整理/301
三、數(shù)據(jù)示例/303
四、思考與總結(jié)/304
7.4添加劑在銅電沉積過程的作用研究/304
一、實驗原理/304
二、實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)整理/305
三、數(shù)據(jù)示例/307
四、思考與總結(jié)/307
7.5三元正極材料的嵌鋰脫鋰行為研究/307
一、實驗原理/307
二、實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)整理/309
三、數(shù)據(jù)示例/311
四、思考與總結(jié)/312
7.6石墨烯涂層鉛筆石墨電極的電化學(xué)制備及其在全釩液流電池中的應(yīng)用/312
一、實驗原理/312
二、實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)整理/313
三、數(shù)據(jù)示例/316
四、思考與總結(jié)/316
7.7自組裝膜修飾金三維納米陣列電極在黃曲霉毒素檢測中的應(yīng)用/316
一、實驗原理/316
二、實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)整理/317
三、數(shù)據(jù)示例/320
四、思考與總結(jié)/320
參考文獻(xiàn)/320
一般性參考文獻(xiàn)/322
附錄標(biāo)準(zhǔn)電極電勢/323
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