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| 內容簡介： |
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《电化学基础教程》（第三版） 系统介绍了电化学的基本原理、方法及应用，注重物理化学与电化学的知识体系衔接，重视基本概念的阐述，内容新颖、难易适中。全书分为四个部分，第一部分介绍电化学体系的组成以及导体和电解质的性质（第1～3章）；第二部分介绍电化学热力学原理以及电极/溶液界面双电层的结构和性质（第4、5章）；第三部分介绍电极过程动力学基本原理及各种研究和测量方法（第6～9章）；第四部分介绍化学电源、电镀、电解、腐蚀防护、电合成、电催化等领域一些实际电极过程的基本原理（第10章）。本书配套有15个教学视频、10个图文扩展阅读素材和部分习题解答，可通过扫描书中二维码阅读。本书主要供高等院校能源化学工程、储能科学与技术、新能源材料与器件、化学工程与工艺、应用化学、物理化学及相关专业作为电化学原理或电化学基础课程的教材使用，也可供化学电源、表面处理、工业电解、腐蚀防护、电分析化学、材料电化学等领域的教学、科研、技术人员参考。
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| 關於作者： |
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高鹏 工学博士，哈尔滨工业大学（威海）海洋学院应用化学系副教授，硕士研究生导师。在教学与人才培养方面，指导学生获哈工大优秀硕士学位论文、山东省优秀学士学位论文、全国化工设计大赛二等奖、全国节能减排大赛三等奖、中国大学生动力电池创新竞赛全国铜奖、山东省大学生创新创业大赛铜奖等奖项。主编的专业课教材《电化学基础教程》（二版）被评为2020年中国石油和化学工业优秀教材一等奖，被全国40余所院校选用为教材，在国内产生较大影响。主持航天科学技术基金等科研项目6项，参与国家重点研发计划变革性技术重点专项等科研项目5项。
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| 目錄：
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第1章 绪论 1
1.1 电化学简介 1
1.2 电化学的历史 2
1.3 电化学研究领域的发展 4
1.4 本书结构与学习方法 6
复习题 7
第2章 导体和电化学体系 8
2.1 电学基础知识 8
2.1.1 电场与电势 8
2.1.2 导体及其在电场中的性质 9
2.2 两类导体的导电机理 10
2.2.1 电子导体的导电机理 10
2.2.2 离子导体的导电机理 12
2.3 电化学体系 12
2.3.1 两类电化学装置 12
2.3.2 从电子导电到离子导电的转换 14
2.4 法拉第定律 14
2.5 实际电化学装置的设计 16
2.5.1 实际电化学装置的组成 16
2.5.2 实际电化学装置设计示例 17
复习题 18
第3章 液态电解质与固态电解质 20
3.1 电解质溶液与离子水化 20
3.1.1 溶液中电解质的分类 20
3.1.2 水的结构与水化焓 21
3.1.3 离子的水化膜 22
3.1.4 固/液界面的水化膜 24
3.2 电解质溶液的活度 24
3.2.1 活度的概念 24
3.2.2 离子的平均活度 25
3.2.3 离子强度定律 26
3.3 电解质溶液的电迁移 27
3.3.1 电解质溶液的电导率 27
3.3.2 离子的淌度 29
3.3.3 离子迁移数 31
3.3.4 水溶液中质子的导电机制 32
3.4 电解质溶液的扩散 34
3.4.1 Fick第一定律 34
3.4.2 Fick第二定律 35
3.4.3 扩散系数 36
3.5 电解质溶液的离子氛理论 38
3.5.1 离子氛的概念 38
3.5.2 松弛效应与电泳效应 39
3.5.3 昂萨格极限公式 39
3.5.4 交流电场和强电场对电解质电导的影响 40
3.6 无机固体电解质 40
3.6.1 无机固体电解质离子导电机理 41
3.6.2 固态锂电池中的无机固体电解质 42
3.7 聚合物电解质 43
3.7.1 固态锂电池中的聚合物电解质 43
3.7.2 全氟磺酸聚合物膜 44
3.8 熔盐电解质 44
3.8.1 熔融电解质 44
3.8.2 室温离子液体 45
复习题 46
第4章 电化学热力学 48
4.1 相间电势与可逆电池 48
4.1.1 内电势与外电势 48
4.1.2 界面电势差 50
4.1.3 电化学势与费米能级 51
4.1.4 可逆电池 51
4.2 电极电势 53
4.2.1 氢标电极电势与 Nernst方程 53
4.2.2 氢标电极电势在计算中的应用 55
4.2.3 可逆电极 56
4.3 液体接界电势 57
4.4 离子选择性电极 58
4.4.1 膜电势 59
4.4.2 玻璃电极 60
4.4.3 其他类型的离子选择性电极 61
复习题 62
第5章 双电层 64
5.1 双电层简介 64
5.1.1 双电层的形成 64
5.1.2 离子双层的形成条件 65
5.1.3 理想极化电极与理想不极化电极 66
5.2 双电层结构的研究方法 67
5.2.1 电毛细曲线 67
5.2.2 微分电容曲线 69
5.2.3 零电荷电势 71
5.2.4 离子表面剩余量 72
5.3 双电层结构模型的发展 73
5.3.1 Helmholtz模型与Gouy-Chapman模型 73
5.3.2 Gouy-Chapman-Stern模型 74
5.3.3 Grahame模型与特性吸附 80
5.3.4 Bockris模型与溶剂层的影响 83
5.4 有机活性物质在电极表面的吸附 85
5.4.1 有机物的可逆吸附 85
5.4.2 有机物的不可逆吸附 88
复习题 88
第6章 电化学动力学概论 90
6.1 电极的极化 90
6.1.1 极化与过电势 90
6.1.2 极化曲线与三电极体系 91
6.1.3 稳态极化曲线的测量 93
6.1.4 电化学工作站 94
6.2 不可逆电化学装置 95
6.3 电极过程与电极反应 97
6.3.1 电极过程历程分析 97
6.3.2 电极反应的特点与种类 99
6.4 电极过程的速率控制步骤 99
6.4.1 速率控制步骤 99
6.4.2 常见极化类型 101
6.4.3 电极过程的特征及研究方法 102
复习题 103
第7章 电化学极化 105
7.1 电化学动力学理论基础 105
7.1.1 化学动力学回顾 105
7.1.2 电子转移的动态平衡与极化本质 108
7.1.3 电子转移动力学理论发展简介 109
7.2 电极动力学的Butler-Volmer模型 110
7.2.1 单电子反应的Butler-Volmer公式 111
7.2.2 传递系数 114
7.2.3 标准速率常数 115
7.2.4 交换电流密度 115
7.3 单电子反应的电化学极化 117
7.3.1 电化学极化下的Butler-Volmer公式 117
7.3.2 Tafel公式 118
7.3.3 线性极化公式 119
7.4 多电子反应的电极动力学 121
7.4.1 多电子反应的Butler-Volmer公式 121
7.4.2 多电子反应的电化学极化 123
7.4.3 多电子反应中控制步骤的计算数 124
7.5 电极反应机理的研究 125
7.5.1 利用电化学极化曲线测量动力学参数 125
7.5.2 电极反应的级数 126
7.5.3 平衡态近似与电极反应历程分析 127
7.6 分散层对电极反应速率的影响———ψ1 效应 129
7.6.1 分散层电势差对电极动力学的影响 129
7.6.2 考虑了ψ1 电势的动力学公式 130
7.6.3 过硫酸根离子还原极化曲线分析 130
7.7 平衡电势与稳定电势 132
7.7.1 稳定电势 132
7.7.2 如何建立平衡电势 133
复习题 134
第8章 浓度极化 137
8.1 液相传质 137
8.1.1 液相传质方式 137
8.1.2 液相传质流量 139
8.1.3 支持电解质 139
8.2 扩散与扩散层 140
8.2.1 稳态扩散与非稳态扩散 140
8.2.2 扩散层 141
8.3 稳态扩散传质规律 142
8.3.1 理想稳态扩散 142
8.3.2 稳态对流扩散 144
8.4 可逆电极反应的稳态浓度极化 148
8.4.1 产物不溶 148
8.4.2 产物可溶，且产物初始浓度为零 150
8.4.3 产物可溶，且产物初始浓度不为零 151
8.5 电化学极化与浓度极化共存时的稳态动力学规律 153
8.5.1 混合控制的稳态动力学公式 153
8.5.2 电化学极化和浓度极化特点比较 156
8.6 流体动力学方法简介 158
8.6.1 旋转圆盘电极 158
8.6.2 旋转环盘电极 161
8.7 电迁移对扩散层中液相传质的影响 162
8.8 表面转化步骤对电极过程的影响 164
8.8.1 表面转化步骤控制时的动力学公式 165
8.8.2 均相表面转化与液相传质共同控制时的动力学公式 166
复习题 168
第9章 基本暂态测量方法与极谱法 170
9.1 电势阶跃法 171
9.1.1 平面电极的大幅度电势阶跃 172
9.1.2 时间常数 175
9.1.3 微观面积与表观面积 178
9.1.4 球形电极的大幅度电势阶跃 179
9.1.5 微电极 181
9.1.6 准可逆和不可逆电极反应的电势阶跃 183
9.2 电流阶跃法 185
9.2.1 电流阶跃下的粒子浓度分布函数 186
9.2.2 可逆电极反应的电势-时间曲线 189
9.2.3 不可逆电极反应的电势-时间曲线 190
9.2.4 电极反应动力学参数测量方法小结 191
9.3 循环伏安法 192
9.3.1 扫描过程中的浓度分布曲线变化 193
9.3.2 可逆体系的循环伏安曲线 194
9.3.3 准可逆和不可逆体系的循环伏安曲线 196
9.3.4 吸脱附体系的循环伏安曲线 197
9.3.5 双层电容与溶液电阻对CV曲线的影响 198
9.4 电化学阻抗谱 198
9.4.1 电工学基础知识 199
9.4.2 阻抗复平面图 200
9.4.3 电化学体系的等效电路与阻抗谱 202
9.4.4 阻抗谱的半圆旋转现象与常相位元件 204
9.4.5 阻抗谱的数据处理与解析 205
9.5 滴汞电极与极谱法 207
9.5.1 滴汞电极 207
9.5.2 扩散极谱电流 208
9.5.3 极谱波 210
复习题 212
第10章 实际电极过程 214
10.1 电催化概述 215
10.2 氢电极过程 217
10.2.1 氢在电极上的吸附 217
10.2.2 氢的阴极还原 219
10.2.3 氢的阳极氧化 222
10.3 氧电极过程 224
10.3.1 氧的阴极还原机理 225
10.3.2 氧在电极上的吸附 226
10.3.3 氧阴极还原的电催化剂 227
10.3.4 氧的阳极氧化机理 229
10.4 金属阴极过程 229
10.4.1 金属阴极过程基本特点 230
10.4.2 简单金属离子的阴极还原 231
10.4.3 金属配离子的阴极还原 232
10.4.4 电结晶 233
10.4.5 电解法制备金属粉末 235
10.4.6 电铸 236
10.5 金属阳极过程 236
10.5.1 正常的金属阳极溶解过程 237
10.5.2 金属的钝化 237
10.5.3 金属的自溶解 239
10.5.4 金属腐蚀与防护 242
10.5.5 金属电解加工与抛光 245
10.5.6 电池中锌电极的阳极过程 245
10.5.7 铝合金的阳极氧化 247
10.6 电合成电极过程 248
10.6.1 电解合成二氧化锰 249
10.6.2 电解合成己二腈 250
10.7 CO2 的电化学还原过程 252
10.7.1 CO2 电催化还原机理 252
10.7.2 CO2 电催化还原的主要影响因素 254
10.7.3 非水溶液体系中的CO2 电催化还原 256
10.8 嵌入型电极过程 256
10.8.1 嵌入型电极的结构特征 256
10.8.2 嵌入型电极的动力学特征 258
10.8.3 嵌入型电极的电化学机理模型 258
复习题 260
附录 标准电极电势表（29815K，101325kPa） 262
部分习题解答 264
参考文献 265
电化学名词术语中英文对照表 266
符号表 271
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| 內容試閱：
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前言
本书第二版问世后，获得了广泛好评，出版至今已经被全国几十所高校选为教材，并在2020年被评为中国石油和化学工业优秀教材一等奖。同行的认可，对我们既是鼓励也是鞭策，我们一直在思考如何进一步提高本书的质量，以期能为广大读者提供更多的帮助。同时，第二版出版也已经有五年多了，这五年来，电化学学科的发展方兴未艾，尤其是在储能科学与节能减排领域发展迅速，本书内容有必要继续补充和更新。因此，我们再次进行修订，推出了第三版。
党的二十大报告指出，“培养造就大批德才兼备的高素质人才，是国家和民族长远发展大计”。根据新时代人才培养的要求，结合电化学原理课程的特点，第三版在编写过程中强化立德树人的理念，将家国情怀、科技创新和产业报国等思政元素融入课本中，通过扩展阅读介绍了为国家做出突出贡献的电化学科学家和企业家的事迹、新能源汽车领域的领先技术和港珠澳大桥的先进防腐技术，等等。让学生感受国家的巨大进步，培养学生的社会责任感和使命感。
为了充分体现学科领域的新变化和新要求，在第三版中，我们根据固态电池的发展增加了固态电解质的最新内容；针对“碳达峰”和“碳中和”这一问题，增加了“CO2的电化学还原过程”小节；针对新能源锂离子电池，增加“嵌入型电极过程”小节以及对于典型放电曲线的极化过程分析；另外还增加了几个典型的无机和有机电合成过程，以增强学生对电化学原理知识在实际应用中的把握能力。考虑到学生阅读英文文献的需要，在书末增加了电化学名词术语中英文对照表。
为了使学生对课程内容有全面的把握，我们采用了思维导图的方式，对课程内容体系进行了逻辑化构建，第1章对全部教学内容构建思维导图总图，后面每一章构建思维导图分图，以培养学生通观全局的视野。另外，又补充了5个演示实验视频，加上原来的10个视频，基本上做到了书中涉及的每一种电化学测量方法都有对应的实验视频，有助于加深学生对所学内容的直观理解。这些视频通过手机扫描二维码即可观看，方便快捷，既易于开展教学，也便于学生自学。
第三版教材入选了石油和化工行业“十四五”规划教材，使我们深感责任重大，尽力做到精益求精。本次修订，第1～5章由朱永明修订，第6～10章由高鹏修订，演示实验由于元春设计并讲解，全书由高鹏统稿，屠振密教授、胡会利老师审稿。由于能力所限，疏漏与不足之处在所难免，敬请广大读者朋友们批评指正。
高鹏 朱永明 于元春
哈尔滨工业大学(威海)
2024年1月
第二版前言
本书第一版问世后，受到了广大读者的欢迎，五年多来已经多次重印，很多高校都选用本书作为“电化学原理”和“电化学基础”课程的教材，使我们深受鼓舞，也倍感责任重大。为了进一步提高教材质量，跟上电化学学科发展与“互联网 ”教学的步伐，我们结合近年来的教学和科研实践，特别是使用本教材的兄弟院校反馈的信息，对本书加以全面的修订，推出了第二版。
在这一版中，我们进行了以下修改。首先，对全书内容进行了全面的查漏补缺，订正了疏漏和不足之处，调整了部分章节结构，使读者更易理解与学习；其次，新增了固态电解质、循环伏安法、电化学阻抗谱、实际电化学装置设计等章节，使全书内容更完整、更实用；最后，新增了二维码图文与视频素材，使教学内容立体化呈现，读者学起来更生动。
纸质教材与移动学习相结合的二维码素材可以说是本版的一大特色，我们将演示实验视频、辅助图文素材通过扫描二维码的方式呈现到读者手机端。俗话说，百闻不如一见，实验配合理论，可以使读者更直观地了解各种测试手段，更有利于教学内容的理解与应用。因此，本书设计了Tafel曲线测量、稳态浓度极化曲线测量、电势阶跃法、循环伏安法、电化学阻抗谱、电解水、电镀、钝化曲线的测量等演示实验，分布在各相关章节。
本次修订由高鹏、朱永明和于元春共同完成，其中第1～5章由朱永明修订，第6～10章由高鹏修订，二维码演示实验视频由于元春设计并讲解，二维码图文素材由高鹏编写，全书由高鹏统稿。屠振密教授和胡会利老师再次审阅了书稿，提出了许多宝贵意见，在此致以诚挚的谢意。
本书在修订过程中得到了电化学教研室曹立新、滕祥国、刘海萍、毕四富等同事的支持与帮助，得到了总校电化学教研室张翠芬、李宁、张景双、赵力等师长们的关心与鼓励，在此一并表示感谢。
希望通过本次修订，使本书成为一本内容新颖、详略得当、实用性强、易教易学的电化学教材。由于能力所限，疏漏与不足之处在所难免，敬请广大读者朋友们批评指正，可通过电子邮箱gaofei5075@sina.com 与作者联系。
高鹏 朱永明
哈尔滨工业大学(威海)
2018年10月
第一版前言
电化学是一门古老的学科，但近年来发展非常迅速，不但在其传统的研究领域如化学电源、电镀、电解、腐蚀防护及电分析化学等领域快速发展，而且不断地与其他学科如生物、环境、能源、冶金、材料等形成交叉学科，掌握一定的电化学知识已经成为许多领域研究者的基本技能。本书的出发点就是全面系统地介绍电化学的基本原理、方法及应用，既能作为电化学专业学生的教科书，也能作为电化学相关领域研究者的参考书。
哈尔滨工业大学是国内最早创建电化学专业的高校之一，在电化学原理课程的教学方面有较深厚的基础。威海校区的电化学专业建立也已有十几年的历史，我们在这门课十几轮的讲授过程中，潜心研究教学方法，对于学生的认知规律和常见的疑点、难点比较了解。近年来，国外不断有内容新颖的电化学教材出版，而国内教材则更新较慢，我们认为有必要编写一本内容新颖、严谨易学的电化学原理教材，这就是本书编写的初衷。
本书在大量参考国内外最新教材、专著的基础上，根据实际教学经验，采取更有利于学生掌握的章节编排结构，由浅入深系统地阐述了电化学的基本原理，力求做到论述严谨、条理清晰、内容新颖。为了便于学习，本书对涉及的物理化学及电学基础知识均予以阐述，从最基本的化学和物理原理出发引出电化学的相关概念，使学生对基本概念有明确的认识。争取达到既适于教学，又利于学生自学的目的。
全书分为四个部分，第一部分介绍电化学体系的组成以及导体和电解质溶液的性质(第1～3章)；第二部分介绍电化学热力学原理以及电极/溶液界面双电层的结构、性质和研究方；法(第4、5章)；第三部分介绍电极过程动力学基本原理及研究方法(第6～9章)；第四部分介绍化学电源、电镀、电解、腐蚀防护等领域一些实际电极过程的基本原理(第10章)。
本书第1～3章、第6～10章由高鹏编写，第4、5章由朱永明编写，全书由高鹏统稿。屠振密教授和胡会利老师逐字逐句地审阅了全部书稿，提出了许多宝贵意见，使本书增色不少。笔者对他们严谨细致的工作态度深表敬佩并致以诚挚的谢意。
本书在编写过程中得到了李宁教授、张景双教授、张翠芬教授、曹立新教授的支持与帮助，电化学专业的郭俊、王洺浩、梅艳霞等同学进行了部分电脑录入工作，化学工业出版社的编辑为本书的出版做了大量工作，在此一并表示感谢。
本书参考了A.J.Bard、郭鹤桐、查全性、C.H.Hamann等许多学者的著作，全部参考文献在书后列出，在此表示诚挚的感谢。
编写教材是一项责任重大的工作，在三年的编写过程中，笔者力争做到精益求精，但由于能力所限，疏漏和不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
高鹏 朱永明
于哈尔滨工业大学(威海)
2013年3月
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