本书主要介绍水溶液电化学的基本原理。全书包括电化学热力学、电极与溶液界面的结构和性质、电极过程动力学、重要的实用电化学过程等几大部分内容,其中基本原理部分**叙述较成熟的基础理论,实用部分包含了氢、氧电极过程及其电催化、金属阳极过程、金属电沉积过程、化学电源等方面的基础知识。 本书可作为高等院校材料科学与工程、电化学工程类专业的教学用书,也可供从事材料物理与化学、电化学、腐蚀与防护、电镀、电解、化学电源和电分析化学等工作的科学技术人员参考。

第1章绪论1 1.1电化学科学的研究对象1 1.2电化学科学在实际生活中的应用3 1.2.1电化学工业3 1.2.2化学电源4 1.2.3金属的腐蚀与防护4 1.3电化学科学的发展简史和发展趋势5 1.3.1电化学科学的发展简史5 1.3.2电化学科学的发展趋势6 1.4电解质溶液的导电性及其影响因素9 1.4.1电解质溶液的电导9 1.4.2离子淌度12 1.4.3离子迁移数13 1.5电解质溶液的活度与活度系数15 1.5.1溶液活度的基本概念15 1.5.2离子活度和电解质活度16 1.5.3离子强度定律17 思考题18 例题18 习题20 第2章电化学热力学22 2.1相间电位22 2.1.1相间电位的基本概念22 2.1.2金属接触电位24 2.1.3电极电位24 2.1.4电位和相对电位26 2.1.5液体接界电位29 2.2电化学体系31 2.2.1原电池(自发电池)31 2.2.2电解池38 2.2.3腐蚀电池39 2.2.4浓差电池40 2.3平衡电极电位42 2.3.1电极的可逆性42 2.3.2可逆电极的电位43 2.3.3电极电位的测量44 2.3.4可逆电极类型44 2.3.5标准电极电位和标准电化序47 2.4不可逆电极50 2.4.1不可逆电极及其电位50 2.4.2不可逆电极类型52 2.4.3可逆电位与不可逆电极电位的判别53 2.4.4影响电极电位的因素54 2.5电位pH图56 2.5.1化学反应和电极反应的平衡条件57 2.5.2水的电位pH图60 2.5.3金属的电位pH图63 2.5.4电位pH图的局限性67 思考题68 例题69 习题76 第3章电极/溶液界面的结构与性质79 3.1概述79 3.1.1研究电极/溶液界面性质的意义79 3.1.2理想极化电极79 3.2电毛细现象80 3.2.1电毛细曲线及其测定80 3.2.2电毛线曲线的微分方程81 3.2.3离子表面剩余量82 3.3双电层的微分电容85 3.3.1双电层的电容85 3.3.2微分电容的测量86 3.3.3微分电容曲线87 3.4双电层的结构89 3.4.1电极/溶液界面的基本结构89 3.4.2斯特恩(Stern)模型91 3.4.3紧密层的结构96 3.5零电荷电位99 3.6电极/溶液界面的吸附现象102 3.6.1无机离子的吸附103 3.6.2有机物的吸附105 3.6.3氢原子和氧原子的吸附110 思考题114 例题115 习题116 第4章电极过程概述118 4.1电极的极化现象118 4.1.1什么是电极的极化118 4.1.2电极极化的原因119 4.1.3极化曲线120 4.1.4极化曲线的测量121 4.2原电池和电解池的极化图123 4.3电极过程的基本历程、速度控制步骤及准平衡态125 4.3.1电极过程的基本历程125 4.3.2电极过程的速度控制步骤126 4.3.3准平衡态128 4.4电极过程的特征129 思考题130 例题130 习题132 第5章液相传质步骤动力学134 5.1液相传质方式134 5.1.1液相传质的三种方式134 5.1.2液相传质三种方式的相对比较137 5.1.3液相传质三种方式的相互影响138 5.2稳态扩散过程139 5.2.1理想条件下的稳态扩散过程139 5.2.2真实条件下的稳态扩散过程141 5.2.3旋转圆盘电极144 5.2.4电迁移对稳态扩散过程的影响145 5.3浓差极化的规律及判别方法147 5.3.1浓差极化的规律147 5.3.2浓差极化的判别方法150 5.4非稳态扩散过程151 5.4.1菲克第二定律151 5.4.2平面电极上的非稳态扩散153 5.4.3球形电极上的非稳态扩散160 5.5滴汞电极的扩散电流163 5.5.1滴汞电极及其基本性质163 5.5.2滴汞电极的扩散极谱电流———依科维奇(Ilkovic)公式166 5.5.3极谱波168 思考题170 例题171 习题172 第6章电子转移步骤动力学174 6.1电极电位对电子转移步骤反应速度的影响174 6.1.1电极电位对反应活化能的影响174 6.1.2电极电位对反应速度的影响177 6.2电子转移步骤的基本动力学参数179 6.2.1交换电流密度j0180 6.2.2交换电流密度与电极反应的动力学特性181 6.2.3电极反应速度常数K184 6.3稳态电化学极化规律185 6.3.1电化学极化的基本实验事实185 6.3.2巴特勒伏尔摩(ButlerVolmer)方程186 6.3.3高过电位下的电化学极化规律188 6.3.4低过电位下的电化学极化规律189 6.3.5稳态极化曲线法测量基本动力学参数191 6.4多电子的电极反应191 6.4.1多电子转移步骤概述191 6.4.2多电子转移步骤的动力学规律193 6.5双电层结构对电化学反应速度的影响(ψ1效应)196 6.6电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律201 6.6.1混合控制时的动力学规律201 6.6.2电化学极化规律和浓差极化规律的比较204 6.7电子转移步骤量子理论简介205 6.7.1电子跃迁的隧道效应205 6.7.2弗兰克康东(FrankCondon)原理206 6.7.3金属和溶液中电子能级的分布206 6.7.4电极/溶液界面的电子跃迁209 6.7.5平衡电位下和电极极化时的电子跃迁210 思考题211 例题212 习题213 第7章氢、氧电极过程及其电催化216 7.1电催化概述216 7.1.1电催化概念216 7.1.2电催化与化学催化217 7.1.3电催化剂及其催化活性影响因素218 7.1.4电催化性能评价方法220 7.2氢析出反应及其电催化220 7.2.1氢离子在阴极上的还原过程221 7.2.2析氢过电位及其影响因素222 7.2.3析氢反应过程的机理228 7.2.4氢析出反应的电化学催化233 7.3氢电极的阳极过程235 7.4氧的阳极析出反应238 7.4.1氧的析出过程238 7.4.2析氧反应机理239 7.5氧还原反应机理及其电催化240 7.5.1氧还原反应机理241 7.5.2氧还原反应的电化学催化242 思考题244 第8章金属的阳极过程245 8.1金属阳极过程的特点245 8.2金属的钝化247 8.2.1金属钝化的原因247 8.2.2成相膜理论248 8.2.3吸附理论249 8.3影响金属阳极过程的主要因素250 8.3.1金属本性的影响250 8.3.2溶液组成的影响251 8.4钝态金属的活化253 思考题254 习题254 第9章金属的电沉积过程255 9.1金属电沉积的基本历程及其特点255 9.1.1金属电沉积的基本历程255 9.1.2金属电沉积过程的特点255 9.2金属的阴极还原过程256 9.2.1金属离子从水溶液中阴极还原的可能性256 9.2.2简单金属离子的阴极还原258 9.2.3金属络离子的阴极还原258 9.3金属电结晶过程260 9.3.1盐溶液中的结晶过程260 9.3.2电结晶形核过程261 9.3.3在已有晶面上的延续生长263 9.4合金电沉积264 9.4.1合金电沉积的基本条件264 9.4.2实现合金电沉积的措施265 9.4.3金属共沉积的类型266 9.5金属的欠电位沉积267 思考题269 习题269 第10章化学电源270 10.1化学电池的基本性能271 10.1.1电池电动势271 10.1.2充、放电过程中的电极极化及端电压随时间的变化272 10.1.3容量274 10.1.4自放电275 10.1.5电池的效率276 10.2电池反应动力学279 10.2.1伴有离子和电子传递的固相反应279 10.2.2反应生成物参与的固、液相反应281 10.2.3反应生成物溶解、再析出反应283 10.3一次电池284 10.3.1锰干电池285 10.3.2碱锰电池287 10.4二次电池288 10.4.1铅酸蓄电池288 10.4.2碱性蓄电池289 10.4.3镍金属氢化物电池292 10.5锂电池293 10.5.1锂电池的发展历史293 10.5.2锂电池的设计294 10.5.3电解质295 10.5.4电极材料296 10.5.5典型锂电池297 10.6空气电池298 10.7**电容器298 10.7.1**电容器概述298 10.7.2**电容器储能机理299 10.8燃料电池300 10.8.1燃料电池概述301 10.8.2燃料电池的基本原理303 10.8.3燃料电池的分类与工作原理304 10.8.4燃料电池的效率及其影响因素309 思考题312 附录314 参考文献319