目錄
譯者的話
前言
關(guān)于作者
1　平衡電化學(xué)和Nernst方程 1
1.1　化學(xué)平衡 1
1.2　電化學(xué)平衡：簡(jiǎn)介 4
1.3　電化學(xué)平衡：溶液-電極界面的電子轉(zhuǎn)移 6
1.4　電化學(xué)平衡：Nernst方程 7
1.5　Walther Hermann Nernst 12
1.6　參比電極和電極電勢(shì)的測(cè)量 13
1.7　氫電極作為參比電極 17
1.8　標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)與形式電勢(shì) 18
1.9　形式電勢(shì)與實(shí)驗(yàn)伏安法 21
1.10　電極過程：動(dòng)力學(xué)vs. 熱力學(xué) 23
參考文獻(xiàn) 24
2　電極動(dòng)力學(xué) 25
2.1　電流和反應(yīng)通量 25
2.2　研究電極動(dòng)力學(xué)需要三個(gè)電極 26
2.3　Butler-Volmer動(dòng)力學(xué) 28
2.4　標(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)速率常數(shù)和形式電勢(shì) 30
2.5　需要支持電解質(zhì)的原因 32
2.6　Tafel定律 32
2.7　Julius Tafel 33
2.8　多步電子轉(zhuǎn)移過程 34
2.9　Tafel分析與析氫反應(yīng) 36
2.10　為什么一些標(biāo)準(zhǔn)電化學(xué)速率常數(shù)很大而另一些很�。侩娮愚D(zhuǎn)移的Marcus理論簡(jiǎn)介 40
2.11　進(jìn)一步探討Marcus理論：內(nèi)球和外球電子轉(zhuǎn)移 44
2.12　進(jìn)一步探討Marcus理論：絕熱反應(yīng)和非絕熱反應(yīng) 45
2.13　進(jìn)一步探討Marcus理論：計(jì)算活化Gibbs能 46
2.14　Marcus理論與Butler-Volmer動(dòng)力學(xué)的關(guān)系 49
2.15　Marcus理論與實(shí)驗(yàn)——成功吻合 50
2.16　Marcus理論的延伸：電子的Fermi-Dirac分布。對(duì)稱與非對(duì)稱Marcus-Hush理論 51
參考文獻(xiàn) 53
3　擴(kuò)散 55
3.1　Fick第一擴(kuò)散定律 55
3.2　Fick第二擴(kuò)散定律 56
3.3　Fick定律的分子基礎(chǔ) 57
3.4　Fick是如何發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散定律的？ 59
3.5　Cottrell方程：解Fick第二定律 62
3.6　Cottrell難題：擴(kuò)散系數(shù)不等的情況 65
3.7　Nernst擴(kuò)散層 67
3.8　傳質(zhì)vs. 電極動(dòng)力學(xué)：穩(wěn)態(tài)的電流-電勢(shì)波形 69
3.9　傳質(zhì)校正后的Tafel關(guān)系 71
參考文獻(xiàn) 75
4　宏電極上的循環(huán)伏安法 76
4.1　循環(huán)伏安法：實(shí)驗(yàn)部分 76
4.2　循環(huán)伏安法：解傳輸方程 77
4.3　循環(huán)伏安法：可逆與不可逆動(dòng)力學(xué) 78
4.4　什么決定了“可逆”和“不可逆”行為？ 83
4.5　可逆和不可逆行為：電勢(shì)掃描速率的影響 84
4.6　可逆vs. 不可逆伏安法：小結(jié) 88
4.7　循環(huán)伏安圖的測(cè)量：五個(gè)實(shí)際問題 89
4.8　擴(kuò)散系數(shù)不相等(DADB)的影響 91
4.9　多電子轉(zhuǎn)移：可逆電極動(dòng)力學(xué) 93
4.10　多電子轉(zhuǎn)移：不可逆電極動(dòng)力學(xué) 100
4.11　pH對(duì)循環(huán)伏安法的影響 104
4.12　方框圖 107
4.13　電極動(dòng)力學(xué)中可同時(shí)發(fā)生兩電子轉(zhuǎn)移？ 108
參考文獻(xiàn) 109
5　微電極上的循環(huán)伏安法 111
5.1　基于球形或半球形電極的Cottrell方程 111
5.2　微盤電極上電勢(shì)階躍的瞬態(tài)響應(yīng) 114
5.3　微電極具有很大的電流密度和快速的響應(yīng)時(shí)間 116
5.4　微盤電極的電勢(shì)階躍計(jì)時(shí)電流法的應(yīng)用 117
5.5　微盤電極上的雙電勢(shì)階躍計(jì)時(shí)電流法探究電生成物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù) 119
5.6　使用微電極的循環(huán)和線性掃描伏安法 123
5.7　微盤電極上的穩(wěn)態(tài)伏安測(cè)量 130
5.8　微電極vs. 宏電極 131
5.9　超快循環(huán)伏安法：掃描速率為兆伏特每秒 134
5.10　超小電極：在納米尺度上進(jìn)行研究 134
參考文獻(xiàn) 136
6　異質(zhì)表面的伏安法 137
6.1　部分阻塞電極 137
6.2　微電極陣列 147
6.3　高度有序熱解石墨電極的伏安法 150
6.4　電化學(xué)異質(zhì)電極 153
6.5　多孔膜覆蓋的電極 155
6.6　伏安粒度分析 157
6.7　掃描電化學(xué)顯微鏡 160
參考文獻(xiàn) 162
7　循環(huán)伏安法：耦合均相動(dòng)力學(xué)和吸附現(xiàn)象 164
7.1　均相耦合反應(yīng)：科學(xué)表述與示例 164
7.2　修正Fick第二定律以描述化學(xué)反應(yīng) 165
7.3　EC反應(yīng)的循環(huán)伏安特征 166
7.4　參數(shù)K1和Λ是如何推導(dǎo)出來的？ 169
7.5　EC2反應(yīng)的循環(huán)伏安特征 171
7.6　EC與EC2過程的實(shí)例 174
7.7　ECE過程 181
7.8　ECE vs. DISP 186
7.9　CE機(jī)理 188
7.10　EC′(催化)機(jī)理 189
7.11　吸附現(xiàn)象 192
7.12　液滴和固體顆粒的伏安法研究 198
參考文獻(xiàn) 201
8　流體動(dòng)力學(xué)電極 203
8.1　對(duì)流 203
8.2　修改Fick定律以用于描述對(duì)流 204
8.3　旋轉(zhuǎn)圓盤電極：簡(jiǎn)介 205
8.4　旋轉(zhuǎn)圓盤電極理論 207
8.5　Osborne Reynolds (1842—1912) 208
8.6　旋轉(zhuǎn)圓盤電極理論的延伸 208
8.7　旋轉(zhuǎn)圓盤電極上的計(jì)時(shí)電流法：展示模擬研究重要性的一個(gè)例證 213
8.8　旋轉(zhuǎn)圓盤和耦合均相動(dòng)力學(xué) 215
8.9　通道電極：簡(jiǎn)介 217
8.10　通道電極：Levich方程的推導(dǎo) 219
8.11　通道流通池和耦合均相動(dòng)力學(xué) 221
8.12　通道電極上的計(jì)時(shí)電流法 225
8.13　通道電極不是“均一可及的” 226
8.14　通道微電極 227
8.15　用于機(jī)理電化學(xué)的通道微帶電極陣列 228
8.16　高速通道電極 231
8.17　基于碰撞噴射的流體動(dòng)力學(xué)電極 233
8.18　超聲伏安法 234
參考文獻(xiàn) 240
9　用于電分析的伏安法 242
9.1　電勢(shì)階躍伏安技術(shù) 242
9.2　微分脈沖伏安法 242
9.3　方波伏安法 243
9.4　溶出伏安法 245
9.5　超聲電分析 251
參考文獻(xiàn) 255
10　弱支持介質(zhì)中的伏安法：電遷移和其他效應(yīng) 256
10.1　充分支持伏安法中的電勢(shì)和電場(chǎng) 256
10.2　帶電電極周圍的離子分布 257
10.3　電極-溶液界面：Gouy-Chapman理論之上的發(fā)展 261
10.4　雙電層對(duì)電極動(dòng)力學(xué)的影響：Frumkin效應(yīng) 263
10.5　A. N. Frumkin 264
10.6　通過擴(kuò)散和電遷移的傳輸 265
10.7　離子遷移率的測(cè)量 266
10.8　液接電勢(shì) 267
10.9　弱支持介質(zhì)中的計(jì)時(shí)電流法和循環(huán)伏安法 271
參考文獻(xiàn) 273
11　納米尺度下的伏安法 275
11.1 向支撐在電極上的粒子傳質(zhì) 275
11.2 納米粒子伏安法：電極尺寸縮小改變傳質(zhì) 279
11.3 納米尺度上化學(xué)行為的變化 286
11.4 溶液中納米粒子的電化學(xué)研究：“納米碰撞” 287
參考文獻(xiàn) 289
附錄 290
電極過程的模擬 290
A.1　Fick第一和第二定律 290
A.2　邊界條件 290
A.3　有限差分方程 290
A.4　后向隱式法 291
A.5　小結(jié) 293
參考文獻(xiàn) 293
索引 294