本書將電化學(xué)的基本理論、儀器使用和系列電化學(xué)實驗相結(jié)合,還配合電化學(xué)動力學(xué)分析軟件,指導(dǎo)讀者全面學(xué)習(xí)電化學(xué)測試與實驗方法。全書分為兩部分。第一部分:主要介紹電化學(xué)測試技術(shù)原理,對電化學(xué)工作站與其系列參數(shù)的含義進(jìn)行解析和定義,從物理、電子與電化學(xué)角度詳解這一原理。同時詳細(xì)闡述了電化學(xué)測試技術(shù)電化學(xué)阻抗的測量與數(shù)據(jù)解析,對電化學(xué)測量技術(shù)在能源領(lǐng)域、電分析化學(xué)與傳感器等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與分析,滿足新能源發(fā)展的需求。第二部分:詳細(xì)介紹了12種電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)實驗,對于培養(yǎng)高水平合格的電化學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員、測試人員提供幫助。另外這些實驗,也配合系列標(biāo)準(zhǔn)測試的要求,為工業(yè)界的材料電化學(xué)與腐蝕測試提供借鑒與培訓(xùn)。
全書彩色印刷,對于部分電化學(xué)測試還配有檢測視頻,方便讀者直觀學(xué)習(xí)。
本書可供高等學(xué)校化學(xué)相關(guān)專業(yè)高年級本科生和應(yīng)用化學(xué)、電化學(xué)專業(yè)的研究生學(xué)習(xí),也可供從事電化學(xué)、化學(xué)電源、電鍍、電化學(xué)腐蝕與防護(hù)、電解、電合成等方面研發(fā)的工程技術(shù)人員參考。
緒論/1
0.1 電化學(xué)實驗的目的和意義 / 1
0.2 電化學(xué)實驗室安全知識 / 2
0.2.1 化學(xué)用品 / 2
0.2.2 安全用電 / 2
0.2.3 高壓實驗 / 3
0.2.4 手套箱操作 / 3
0.2.5 個人防護(hù) / 4
第1章 電化學(xué)測試技術(shù)原理 / 5
1.1 實驗裝置 / 5
1.1.1 電解池容器 / 5
1.1.2 電解質(zhì)溶液 / 6
1.1.3 工作電極 / 7
1.1.4 參比電極 / 12
1.1.5 對電極 / 19
1.1.6 法拉第籠 / 19
1.2 電化學(xué)工作站 / 20
1.2.1 原理 / 20
1.2.2 參數(shù)與含義 / 23
1.2.3 兩電極、三電極和四電極實驗介紹 / 30
1.2.4 兩電極體系的四端子Kelvin測量 / 33
1.3 歐姆降補(bǔ)償(iR補(bǔ)償) / 40
1.3.1 iR誤差哪來的? / 40
1.3.2 什么時候需要iR補(bǔ)償? / 42
1.3.3 什么類型的電解池/系統(tǒng)需要擔(dān)心呢? / 42
1.3.4 iR誤差如何測量? / 43
1.3.5 用直流技術(shù)測量Ru / 44
1.3.6 正反饋iR補(bǔ)償 / 52
1.4 電化學(xué)阻抗測量原理與數(shù)據(jù)分析 / 53
1.4.1 電化學(xué)阻抗譜的原理 / 54
1.4.2 使用電化學(xué)阻抗譜軟件進(jìn)行等效電路模擬 / 70
1.4.3 阻抗精度圖及儀器導(dǎo)線和施加擾動信號幅值對其的影響 / 81
1.4.4 低阻抗體系應(yīng)用:鋰離子電池 / 84
1.4.5 高阻抗涂層:有機(jī)涂層的電化學(xué)阻抗譜 / 92
參考文獻(xiàn) / 97
第2章 典型電化學(xué)實驗 / 98
2.1 引言 / 98
2.1.1 基本概念 / 98
2.1.2 基本理論 / 99
2.1.3 主要技術(shù)的分類 / 101
2.1.4 實驗儀器 / 105
2.1.5 恒電位儀的校準(zhǔn) / 107
2.1.6 其他所需材料 / 110
2.1.7 統(tǒng)計學(xué)在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 / 110
2.2 實驗一 循環(huán)伏安實驗 / 111
2.2.1 實驗?zāi)康摹? 111
2.2.2 實驗儀器設(shè)備 / 112
2.2.3 試劑和化學(xué)品 / 112
2.2.4 背景知識 / 112
2.2.5 實驗步驟 / 115
2.2.6 數(shù)據(jù)分析 / 117
2.2.7 練習(xí)題 / 119
2.2.8 實驗中常見問題 / 119
參考文獻(xiàn) / 119
2.3 實驗二 電極有效工作面積的確定 / 119
2.3.1 實驗?zāi)康摹? 119
2.3.2 實驗儀器設(shè)備 / 120
2.3.3 試劑和化學(xué)品 / 120
2.3.4 背景知識 / 120
2.3.5 實驗步驟 / 123
2.3.6 數(shù)據(jù)分析 / 127
2.3.7 實驗結(jié)果 / 129
2.3.8 練習(xí)題 / 129
2.3.9 實驗中常見問題 / 130
參考文獻(xiàn) / 130
2.4 實驗三 脈沖技術(shù)的對比實驗 / 130
2.4.1 實驗?zāi)康摹? 130
2.4.2 實驗儀器設(shè)備 / 130
2.4.3 試劑和化學(xué)品 / 130
2.4.4 背景知識 / 131
2.4.5 實驗步驟 / 133
2.4.6 數(shù)據(jù)分析 / 136
2.4.7 實驗結(jié)果 / 137
2.4.8 練習(xí)題 / 139
2.4.9 實驗中常見問題 / 139
參考文獻(xiàn) / 139
2.5 實驗四 溶液中離子的溶出伏安法定量分析 / 139
2.5.1 實驗?zāi)康摹? 139
2.5.2 實驗儀器設(shè)備 / 139
2.5.3 試劑和化學(xué)品 / 140
2.5.4 背景知識 / 140
2.5.5 實驗步驟 / 141
2.5.6 數(shù)據(jù)分析 / 144
2.5.7 實驗結(jié)果 / 144
2.5.8 練習(xí)題 / 145
2.5.9 實驗中常見問題 / 145
參考文獻(xiàn) / 145
2.6 實驗五 對乙酰氨基酚的電化學(xué)定量檢測實驗 / 146
2.6.1 實驗?zāi)康摹? 146
2.6.2 實驗儀器設(shè)備 / 146
2.6.3 試劑和化學(xué)品 / 146
2.6.4 背景知識 / 146
2.6.5 實驗步驟 / 147
2.6.6 數(shù)據(jù)分析 / 150
2.6.7 實驗結(jié)果 / 151
2.6.8 練習(xí)題 / 153
2.6.9 實驗中常見問題 / 153
參考文獻(xiàn) / 153
2.7 實驗六 循環(huán)伏安數(shù)據(jù)的對比分析 / 153
2.7.1 實驗?zāi)康摹? 153
2.7.2 實驗儀器設(shè)備 / 153
2.7.3 背景知識 / 153
2.7.4 實驗步驟 / 157
2.7.5 數(shù)據(jù)分析 / 168
2.7.6 實驗結(jié)果 / 169
2.7.7 實驗中常見問題 / 173
參考文獻(xiàn) / 173
2.8 實驗七 微電極實驗 / 174
2.8.1 實驗?zāi)康摹? 174
2.8.2 實驗儀器設(shè)備 / 174
2.8.3 試劑和化學(xué)品 / 174
2.8.4 背景知識 / 174
2.8.5 實驗步驟 / 176
2.8.6 數(shù)據(jù)分析 / 178
2.8.7 實驗結(jié)果 / 181
2.8.8 練習(xí)題 / 181
2.8.9 實驗中常見問題 / 182
參考文獻(xiàn) / 182
2.9 實驗八 碳酸飲料中葡萄糖的電化學(xué)檢測 / 182
2.9.1 實驗?zāi)康摹? 182
2.9.2 實驗儀器設(shè)備 / 182
2.9.3 試劑和化學(xué)品 / 182
2.9.4 背景知識 / 183
2.9.5 實驗步驟 / 184
2.9.6 數(shù)據(jù)分析 / 187
2.9.7 實驗結(jié)果 / 189
2.9.8 練習(xí)題 / 190
2.9.9 實驗中常見問題 / 190
參考文獻(xiàn) / 190
2.10 實驗九 聚合物單體的電化學(xué)聚合反應(yīng)實驗 / 191
2.10.1 實驗?zāi)康摹? 191
2.10.2 實驗儀器設(shè)備 / 191
2.10.3 試劑和化學(xué)品 / 191
2.10.4 背景知識 / 192
2.10.5 實驗步驟 / 192
2.10.6 數(shù)據(jù)分析 / 195
2.10.7 實驗結(jié)果 / 196
2.10.8 練習(xí)題 / 198
2.10.9 實驗中常見問題 / 198
參考文獻(xiàn) / 198
2.11 實驗十 電化學(xué)阻抗譜實驗 / 198
2.11.1 實驗?zāi)康摹? 198
2.11.2 實驗儀器設(shè)備 / 198
2.11.3 背景知識 / 199
2.11.4 實驗步驟 / 201
2.11.5 數(shù)據(jù)分析 / 205
2.11.6 實驗結(jié)果 / 207
2.11.7 練習(xí)題 / 208
2.11.8 實驗中常見問題 / 208
參考文獻(xiàn) / 208
2.12 實驗十一 不同pH條件下的低碳鋼腐蝕 / 208
2.12.1 實驗?zāi)康摹? 208
2.12.2 實驗儀器設(shè)備 / 208
2.12.3 試劑和化學(xué)品 / 209
2.12.4 背景知識 / 209
2.12.5 實驗步驟 / 211
2.12.6 數(shù)據(jù)分析 / 218
2.12.7 實驗結(jié)果 / 219
2.12.8 練習(xí)題 / 219
2.12.9 實驗中常見問題 / 219
參考文獻(xiàn) / 220
第3章 電化學(xué)測試應(yīng)用及測試標(biāo)準(zhǔn) / 221
3.1 電化學(xué)測試在腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用實例/221
3.1.1 極化曲線技術(shù)測量金屬腐蝕的電化學(xué)參數(shù)與腐蝕速度/221
3.1.2 交流阻抗測量技術(shù)在金屬腐蝕研究中的應(yīng)用/230
3.2 電化學(xué)測試在能源領(lǐng)域的應(yīng)用實例/234
3.2.1 電化學(xué)電容測試/234
3.2.2 鋰電池非標(biāo)準(zhǔn)充放電循環(huán)測試/252
3.2.3 氫氧燃料電池氧還原反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)的測定/258
3.3 電化學(xué)測試在電分析化學(xué)和傳感器中的應(yīng)用實例/261
3.3.1 低電流信號的測量/261
3.3.2 儀器數(shù)據(jù)的采集模式對信號的影響/265
3.4 電化學(xué)測試的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)/271
3.4.1 電化學(xué)測試的國家標(biāo)準(zhǔn)(National standards for electrochemistry tests)/271
3.4.2 電化學(xué)測試的ASTM標(biāo)準(zhǔn)(ASTM standards for electrochemistry tests)/279
3.4.3 電化學(xué)測試中的ISO標(biāo)準(zhǔn)(ISO standards for electrochemistry tests)/284
3.4.4 電化學(xué)測試中的其他標(biāo)準(zhǔn)/288
3.5 國內(nèi)外典型電化學(xué)實驗匯總/291
3.5.1 基礎(chǔ)電化學(xué)實驗/292
3.5.2 分析電化學(xué)/292
3.5.3 金屬腐蝕與防護(hù)實驗/294
3.5.4 能源電化學(xué)實驗/296
3.5.5 電化學(xué)制造實驗/296
3.5.6 光譜電化學(xué)實驗/297
參考文獻(xiàn) / 297
附錄 / 298
附錄1 參比電極標(biāo)準(zhǔn)電位/298
附錄2 溶液中的標(biāo)準(zhǔn)電位/299
附錄3 電化學(xué)測量常見技術(shù)問題與解答/299
附錄4 規(guī)格說明書/306