电极过程动力学：基础、技术与应用 徐艳辉,耿海龙著 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐艳辉，耿海龙著 著

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• 徐艳辉
• 耿海龙
• 材料科学
• 化学工程

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122235008

商品编码：15318897225

包装：平装

出版时间：2015-07-01

图书基本信息
图书名称	电极过程动力学：基础、技术与应用	作者	徐艳辉,耿海龙著
定价	38.00元	出版社	化学工业出版社
ISBN	9787122235008	出版日期	2015-07-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	大32开	商品重量	0.4Kg

内容简介

本书受到电池、光伏等专业研发人员关注。 主要内容： 第1章电极过程动力学基础知识，包括基本概念、浓差极化与电化学极化动力学特 征、混合控制。 第2章电化学测试技术，包括电极体系制 备、循环伏安、交流阻抗等。 第 3章应用电化学，对各电化学分支做简 要的原理性介绍，包括非线性电化学、二氧化碳电化学还原、溶解、电镀、腐蚀等。

作者简介

徐艳辉，在高校从事电化学相关研究；耿海龙，从事锂电池材料研究与产业化，具有丰富的实际经验。

目录

第1章基础 1.1能斯特方程推导 1.2电极电位 1.3水的特性 1.4电极过程动力学历史 1.5电化学反应的特点 1.6三电极体系 1.7基本步骤简述 1.8电极过程 1.9电极过程动力学研究的内容以及本书的思路 1.10界面荷电层的形成与界面图像 1.11界面吸附过程 1.12界面模型 1.12.1紧密层模型 1.12.2分散层模型 1.12.3GCS模型 1.13电毛细曲线 1.13.1毛细现象 1.13.2电容概念 1.13.3表面吸附量与表面超量的概念 1.13.4固体电极表面张力测定方法 1.13.5电毛细曲线用途 1.13.6表面活性的一般规律 1.14吸附等温式 1.15电化学步骤的动力学方程 1.15.1基本方程 1.15.2交换电流与温度的关系 1.15.3标准反应速率常数 1.15.4交换电流与标准反应速率常数的关系 1.16电化学平衡与电化学极化 1.16.1目标体系平衡电位的建立 1.16.2净电流 1.17控制步骤的概念 1.18相间电势与电动势 1.19零电荷电位 1.20特性吸附 1.21液相传质步骤动力学 1.21.1扩散驱动力简述 1.21.2扩散 1.21.3浓差极化 1.21.4扩散层、边界层、界面双电层 1.21.5扩散层中电场对稳态扩散的影响 1.22混合控制 1.23分散层电位的影响 1.24多电子、多步骤电化学过程 1.24.1前置化学转化步骤分析 1.24.2后置化学转化步骤分析 第2章测试技术 2.1电极体系制备简述 2.1.1溶液配置 2.1.2电极制备 2.1.3欧姆压降的干扰 2.1.4阵列式电极微电极组 2.1.5薄液膜电池 2.1.6参比电极 2.1.7突出控制步骤 2.2暂态扩散动力学测试技术简介 2.2.1平面电极 2.2.2微电极 2.2.3界面双电层的干扰 2.3混合控制中的暂态技术 2.3.1恒电流阶跃，反应完全不可逆 2.3.2电势阶跃技术，反应完全不可逆 2.3.3完全可逆反应，恒电位阶跃 2.3.4准可逆条件下的恒电位阶跃 2.4旋转(圆环)圆盘电极 2.5循环伏安 2.5.1循环伏安 2.5.2界面电容与串联电阻对CV的影响 2.5.3吸附物质的CV 2.5.4多步过程的CV 2.6双电位阶跃 2.7微电流阶跃 2.8双阶跃消除界面双电层的干扰 2.9恒电量阶跃 2.10交流技术 2.10.1基本元器件的阻抗特征 2.10.2CDC码 2.10.3两个以上时间常数的电路 2.10.4无限传输线模型简述 2.10.5双曲元件 2.10.6Warburg阻抗 2.10.7其它效应 2.10.8大极化条件下的EIS 2.10.9交流极谱技术简介 2.10.10可逆性 2.10.11KK关系 2.10.12阻抗数据的处理 2.10.13分形几何效应 2.10.14多孔效应 2.10.15拟合结果的识别 第3章应用 3.1HRR反应分析 3.2溶解过程简述 3.3金属电沉积 3.4钝化现象 3.5腐蚀现象 3.6燃料电池原理 3.7一次电池 3.8二次电池简述 3.8.1有效放电容量 3.8.2充放电曲线信息 3.8.3碱锰电池 3.8.4铅酸电池 3.8.5H2镍电池 3.8.6ZnNi电池 3.8.7FeNi电池 3.8.8超铁电池 3.8.9CdNi电池 3.8.10ZnAgO电池 3.8.11镍氢电池 3.8.12锂（离子）电池 3.9非线性电化学现象 3.9.1分歧 3.9.2单晶Pt电极上CO化学氧化 3.9.3电化学振荡分类 3.9.4数学模型 3.9.5非线性电化学行为的实验研究 3.9.6非线性电化学现象研究的难点 3.9.7燃料电池催化剂利用率 3.10氯碱电解工程简述 3.11快离子导体简述 3.12医用特种电池简述 3.12.1ZnHgO原电池 3.12.2LiI2原电池 3.12.3中倍率锂基电池 3.12.4高倍率锂基电池 3.12.5二次电池 3.12.6展望 3.13扫描隧道显微镜技术简介 3.14CO2电化学还原 3.15环境电化学简述 3.16电化学电容器简介 3.17电化学传感器简介 3.18油水界面电化学简介 参考文献

编辑推荐

文摘

序言

深入理解现代材料的界面现象：电化学与表面科学前沿进展 本书系统梳理了电化学过程在现代材料科学与工程领域中的核心地位，并聚焦于界面现象的微观机制、先进表征技术及其在能源、环境和生物医学等关键领域的广泛应用。内容涵盖了从基础理论到尖端实验方法的全景式介绍，旨在为研究人员、工程师及高年级学生提供一个全面而深入的知识框架。 第一部分：电化学基础理论与热力学框架 本部分奠定了理解电化学现象的理论基石。首先，详细阐述了电化学热力学的基本原理，包括吉布斯自由能与电化学势的关系，并深入分析了电极-溶液界面上的电荷分布与双电层结构。我们讨论了经典泊松-玻尔兹曼理论的局限性，并引入了更贴近实际的非线性电解质理论模型，如弗洛伊德-赫姆霍兹模型和更先进的积分方程方法，以精确描述不同离子强度和电势下双电层的形态。 随后，内容转向电化学动力学。重点解析了电荷转移反应的微观过程，特别是过渡态理论在描述电化学反应速率常数中的应用。详细探讨了过电位（Overpotential）对反应速率的控制作用，并基于巴特勒-沃尔默（Butler-Volmer）方程，推导了在不同极限条件（如高过电位下的塔菲尔（Tafel）区）下的电流密度关系。对控制步骤（如电荷转移、质量传输、表面吸附/脱附）的识别与量化进行了深入探讨，并介绍了如何利用极化曲线分析复杂多步反应的机理。 第二部分：电极材料的结构与性能 本部分聚焦于构成电化学系统的核心——电极材料的本征特性。内容涵盖了金属、半导体、导电聚合物和碳基材料在电化学环境中的行为。 针对金属电极，讨论了表面能、晶面效应以及表面缺陷（如晶界、空位）对电荷转移动力学的影响。特别关注了电极表面形貌对实际工作面积和催化活性的调控作用。 在半导体电化学领域，重点分析了光电化学（PEC）体系。详细讲解了半导体能带结构（导带、价带、费米能级）在溶液中的重构，以及空间电荷层（空间电荷区）的形成。探讨了光生载流子（电子-空穴对）的分离、传输和界面反应动力学，为高效光催化剂的设计提供了理论指导。 对于多孔电极，如锂离子电池或燃料电池中的催化层，本书引入了基于传输线模型和有效介质理论的分析方法。讨论了孔隙率、连通性以及反应物在三相界面（电解质、电极、气体/液体）上的有效传输机制，这是理解宏观器件性能的关键。 第三部分：先进电化学表征技术与原位分析 理解电化学过程，必须依赖于高灵敏度和高时空分辨率的表征技术。本部分全面介绍了当前电化学研究中最前沿的表征手段。 电化学谱学方法： 详细阐述了电化学阻抗谱（EIS）的理论基础，包括电化学过程的等效电路模型构建与参数解析，如何区分双电层电容、欧姆电阻和反应动力学电阻。此外，介绍了循环伏安法（CV）的定量分析，以及脉冲电流技术在消除扩散控制效应中的应用。 表面敏感技术： 深入讲解了表面增强拉曼散射（SERS）在识别界面吸附物种方面的独特优势。介绍了X射线吸收精细结构（XAFS）和X射线光电子能谱（XPS）在确定电极材料氧化态和化学环境方面的应用。重点突出了同步辐射光源支持下的原位/非位（In Situ/Operando）表征技术。例如，如何利用原位X射线衍射（XRD）追踪充放电过程中晶体结构的相变，以及如何利用原位傅里叶变换红外光谱（FTIR）实时监测反应中间体的生成与消失。 微区与单颗粒分析： 讨论了利用微电极阵列（MEA）技术对异质表面进行局部电化学性质成像的方法。介绍了扫描开尔文电势显微镜（SKPM）和原子力显微镜（AFM）电化学模式（EC-AFM）在空间分辨电势分布和形貌演变监测上的能力。 第四部分：电化学在关键技术领域的应用前沿 本部分将理论和技术应用于解决实际工程问题，覆盖了当前电化学领域最热门的几个方向。 能源存储系统： 针对下一代电池技术，如锂硫电池、固态电池和金属空气电池，深入分析了界面不稳定性、固态电解质界面（SEI/SSB-electrolyte interface）的形成机理及其对循环性能的制约。探讨了如何通过电解质添加剂和表面改性技术来优化界面兼容性。 电催化与能源转换： 重点分析了析氢反应（HER）、析氧反应（OER）、二氧化碳还原反应（CO2RR）等关键过程的电催化剂设计策略。讨论了单原子催化剂（SACs）的电子结构调控与活性位点识别，以及如何通过构筑异质结来协同调控催化剂的电子结构和反应路径。 电化学合成与材料制造： 介绍了电化学方法在精细化学品合成中的绿色优势，并探讨了电化学沉积（Electrodeposition）在制备纳米结构材料、功能薄膜和高精度器件方面的最新进展。特别关注了电化学刻蚀和电化学合成有机物的最新突破。 生物电化学与传感： 阐述了生物分子（如酶、DNA）在电极表面的固定化技术，以及如何利用电化学信号（电流、电位）来检测生物标志物。分析了电化学传感器中非特异性吸附的抑制策略和信号放大机制。 本书结构严谨，理论深入浅出，强调实验方法的关联性，旨在为读者提供一个跨越基础研究和工程应用的完整知识体系，助力科研人员在电化学这一多学科交叉领域取得创新突破。

评分☆☆☆☆☆

这本书在阐述复杂概念时所采用的叙事方式，着实与我过去读过的许多同类著作大相径庭。它很少陷入纯粹的数学推导迷宫，而是通过大量的、贴合实际的案例和类比来阐释抽象的物理化学原理。我记得其中一处关于界面极化电阻的讲解，作者竟然引用了关于管道流体阻力的例子进行对比，一下子就让原本晦涩难懂的电荷转移阻抗变得直观可感。这种“由表及里，循序渐进”的教学策略，极大地激发了我继续阅读的欲望。它不像是在“灌输”知识，更像是在引导一场深入的思维探险，作者像是经验丰富的向导，总能在关键节点提供必要的工具和清晰的指引，确保读者既能领略沿途的风景（理论深度），又不会在崎岖的山路上迷失方向。这种以理解为核心的写作风格，使得那些原本只存在于理论模型中的“理想电极”，在读者的脑海中逐渐变得鲜活和真实起来。

评分☆☆☆☆☆

我尤其欣赏书中对于实验技术描述的细致程度。在许多教材中，对诸如循环伏安法（CV）或电化学阻抗谱（EIS）的介绍往往流于表面，只给出曲线的特征和简单的判据。然而，这本书显然是为那些真正打算动手操作的科研人员准备的。它不仅解释了不同扫描速率或频率范围对信息获取的影响，更深入探讨了实验误差的来源，甚至提到了特定电极材料在不同溶剂体系中可能出现的伪信号。这种近乎“野外作业指南”的实用性描述，对于实验工作者来说价值连城。它教会的不仅仅是如何“运行”一个实验，更是如何“设计”一个可靠、有意义的电化学实验。这种将理论与实践的鸿沟成功架设起来的努力，是这本书最宝贵的财富之一，它让我对实验数据的解释能力得到了质的飞跃，不再满足于表面的现象观察。

评分☆☆☆☆☆

初翻阅这套书的章节目录时，我被其逻辑性的流畅度深深折服。它并非简单地罗列知识点，而是构建了一个从宏观到微观、从理论基石到尖端技术的完整认知框架。开篇对电化学热力学和传输现象的梳理，就像是在为一栋复杂的建筑打下坚实的地基，所有的后续讨论，无论是界面反应的动力学解析，还是实际工程中的应用挑战，都建立在这个稳固的基础之上。章节间的过渡自然得像是水流的汇聚，没有生硬的跳跃或突兀的引入，这对于理解一个相互关联性极强的学科至关重要。特别是它如何巧妙地将经典的理论模型与现代实验技术有机结合起来，让人在学习“是什么”的同时，也清晰地明白了“如何测量”和“如何验证”。这种结构设计极大地降低了初学者面对复杂体系时的畏惧感，同时也为资深研究人员提供了一个清晰的回溯和校验的路径，真正做到了雅俗共赏，体现了编著者深厚的教学功力和对学科脉络的精准把握。

评分☆☆☆☆☆

读完一部分内容后，我发现这本书的视野是极其开阔的。它并没有局限于传统的电池或腐蚀领域，而是将电化学动力学原理无缝衔接到了一系列新兴的热点研究方向上。例如，对于燃料电池催化剂界面反应活性的分析，以及在微纳尺度下电荷传输的特殊行为，都有着相当深入的讨论和前瞻性的见解。这种广阔的覆盖面，使得这本书的生命力非常强劲，它不仅仅是回顾历史成就，更是在为未来研究指明方向。它鼓励读者去思考，如何将这些已经成熟的动力学模型应用于那些尚未完全被探索的材料体系或极端工作环境下。可以说，这本书不仅提供了坚实的知识基础，更重要的是，它成功地在读者心中种下了一颗探索未知、勇于创新的种子，其价值远远超出了教科书本身的范畴，更像是一本驱动创新的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象。那种深沉的、带着金属光泽的蓝色调，配上抽象的电化学反应示意图，立刻营造出一种严谨而前沿的科研氛围。我感觉自己仿佛手里捧着的不是一本教科书，而是一份最新的研究报告。装帧质量也相当扎实，纸张的质感很舒服，印刷的字体清晰锐利，即便是那些复杂的公式和图表，也展现出极高的专业水准。在拿起这本书的那一刻，我就知道，作者团队在细节处理上倾注了极大的心血。它不仅仅是一门学科的载体，更像是一件精心打磨的工艺品，预示着里面内容的不凡深度和广度。对于一个希望深入探究某一前沿领域的学习者来说，这种外在的专业感无疑是极具吸引力的，它首先在视觉和触觉上就建立起了一种对知识的敬畏感，让人迫不及待地想要翻开扉页，去探索那隐藏在精美外壳之下的科学奥秘。这种对物理形态的注重，体现了作者对读者阅读体验的尊重，也侧面反映出他们对自身研究成果的自信与珍视。