《電化學方法———原理和應用》(第三版)既保持了第一、二版的寫作宗旨與方式,全面涵蓋了現(xiàn)在廣泛應用的電化學方法原理,同時也增補了本書第二版出版20 多年來電化學快速發(fā)展的新領域和新課題,如超微電極的應用、掃描電化學顯微鏡的完善及拓展、單顆粒(實體)電化學、電催化及涉及內層電化學反應的理論、各種電化學與其他技術聯(lián)用等。本書內容豐富、描述詳盡、結構嚴謹。書中包括大量的公式、化學實例和習題,并附有最新的參考文獻,及實驗室貼士,非常便于學習。
本書可作為高等學;瘜W、材料、能源、環(huán)境等專業(yè)高年級本科生及研究生教材,同時也是從事電化學和電分析化學領域研究和應用人員的必備參考書。
Allen J. Bard(1933.12-2024.2)生前曾任美國德克薩斯大學奧斯汀分;瘜W系Hackerman-Welch Regents講席教授,其研究主要關注于應用電化學方法研究化學問題。
Larry R. Faulkner(1944.11-)曾任美國德克薩斯大學校長,曾在哈佛大學、伊利諾伊大學和德克薩斯大學奧斯汀分;瘜W系任教。在德克薩斯大學校長任上退休。
Henry S. White(1956.8-)目前任美國猶他大學化學系John A. Widstoe講席教授,其研究主要關注于實驗與理論電化學。
邵元華,北京大學博雅特聘教授,博士生導師,中國化學會分析化學學科委員會委員,中科院長春應用化學研究所電分析化學國家重點實驗室與南京大學生命分析化學國家重點實驗室學術委員會委員。J. Electroanal. Chem.編委。于1998年獲國家自然科學基金委員會杰出青年科學基金資助,2005年獲評教育部長江特聘教授,2006年獲中國化學會梁樹權分析化學基礎研究獎,2012年獲教育部自然科學一等獎(排一),2023年當選中國化學會會士。主要從事液/液界面電分析化學、電化學傳感和電催化研究。已發(fā)表論文160余篇,獲授權國家發(fā)明專利9件,出版專著和譯著各1部,主編專著1部。
第1章 電極過程概論 1
1.1 基本概念 1
1.2 法拉第過程和影響電極反應速率的因素 13
1.3 物質傳遞控制的反應 18
1.4 耦合化學反應的能斯特型反應的半經(jīng)驗處理 23
1.5 電化學池的電阻和電勢測量 26
1.6 電極/溶液界面和充電電流 31
1.7 本書的組織架構 39
1.8 電化學文獻 39
1.9 實驗室貼士:恒電勢儀和電化學池行為 41
1.10 參考文獻 43
1.11 習題 43
第2章 電勢和電化學池熱力學 45
2.1 電化學熱力學基礎 45
2.2 界面電勢差詳述 58
2.3 液接界電勢 66
2.4 離子選擇性電極 74
2.5 實驗室貼士:參比電極的實際應用 81
2.6 參考文獻 82
2.7 習題 85
第3章 電極反應的基礎動力學 88
3.1 均相動力學的回顧 88
3.2 電極反應的本質 91
3.3 電極動力學的Butler-Volmer模型 92
3.4 Butler-Volmer模型在單步驟單電子過程中的應用 96
3.5 電荷轉移的微觀理論 103
3.6 開路電勢與電極上多個半反應 123
3.7 多步驟機理 126
3.8 參考文獻 129
3.9 習題 132
第4章 遷移和擴散引起的物質傳遞 134
4.1 通用性物質傳遞公式 134
4.2 本體溶液中的遷移 136
4.3 活性電極附近的混合遷移與擴散 137
4.4 擴散 141
4.5 傳質問題的公式化與求解 146
4.6 參考文獻 150
4.7 習題 151
第5章 超微電極的穩(wěn)態(tài)伏安法 152
5.1 球形超微電極的穩(wěn)態(tài)伏安法 152
5.2 超微電極的形狀和性質 157
5.3 可逆電極反應 164
5.4 準可逆和不可逆電極反應 169
5.5 多組分體系和多步驟電荷轉移 175
5.6 超微電極額外屬性 177
5.7 穩(wěn)態(tài)伏安法中的遷移 180
5.8 高濃度待測物的分析 184
5.9 實驗室貼士:超微電極的制備 185
5.10 參考文獻 188
5.11 習題 189
第6章 基于電勢階躍的暫態(tài)方法 191
6.1 擴散控制下的計時電流法 191
6.2 可逆電極反應的暫態(tài)取樣伏安法 200
6.3 準可逆與不可逆電極反應的暫態(tài)取樣伏安法 204
6.4 多組分體系和多步驟電荷轉移 211
6.5 計時電流反向技術 212
6.6 計時電量(庫侖)法 214
6.7 微電極的電解池時間常數(shù) 218
6.8 實驗室貼士:電勢階躍方法實際所關注的事宜 220
6.9 參考文獻 223
6.10 習題 224
第7章 線性掃描與循環(huán)伏安法 226
7.1 電勢掃描的暫態(tài)響應 226
7.2 能斯特(可逆)體系 228
7.3 準可逆體系 237
7.4 完全不可逆體系 239
7.5 多組分體系和多步驟電荷轉移 242
7.6 快速循環(huán)伏安法 244
7.7 卷積變換技術 245
7.8 液-液界面上的伏安法 247
7.9 實驗室貼士:循環(huán)伏安法的實際操作事項 251
7.10 參考文獻 253
7.11 習題 255
第8章 極譜法、脈沖伏安法和方波伏安法 259
8.1 極譜法 259
8.2 常規(guī)脈沖伏安法 263
8.3 反向脈沖伏安法 267
8.4 示差脈沖伏安法 269
8.5 方波伏安法 274
8.6 脈沖伏安法的分析應用 279
8.7 參考文獻 281
8.8 習題 282
第9章 控制電流技術 283
9.1 計時電勢法介紹 283
9.2 控制電流方法的理論 285
9.3 恒電流電解過程的電勢-時間曲線 287
9.4 反向技術 290
9.5 多組分體系和多步驟反應 291
9.6 恒電流雙脈沖法 293
9.7 電量階躍(恒電量)方法 294
9.8 參考文獻 296
9.9 習題 297
第10章 涉及強制對流的方法———流體動力學方法 299
10.1 對流體系的理論 299
10.2 旋轉圓盤電極 301
10.3 旋轉圓環(huán)與旋轉環(huán)-盤電極 310
10.4 暫態(tài)電流 314
10.5 調制的旋轉圓盤電極 316
10.6 電動流體現(xiàn)象 317
10.7 參考文獻 319
10.8 習題 320
第11章 電化學阻抗譜與交流伏安法 323
11.1 電化學池阻抗的簡單測量 323
11.2 交流電路簡述 325
11.3 電化學池的等效電路 329
11.4 電化學阻抗譜 334
11.5 交流伏安法 343
11.6 非線性響應 348
11.7 應用交流伏安法進行化學分析 352
11.8 電化學阻抗法的儀器 352
11.9 拉普拉斯平面上的數(shù)據(jù)分析 355
11.10 參考文獻 355
11.11 習題 357
第12章 整體電解方法 358
12.1 一般注意事項 359
12.2 控制電勢方法 362
12.3 控制電流方法 367
12.4 終點測定的電測量 371
12.5 流動電解 373
12.6 薄層電化學 382
12.7 溶出分析 386
12.8 參考文獻 389
12.9 習題 391
第13章 耦合均相化學反應的電極反應 395
13.1 反應的分類 395
13.2 耦合反應對于循環(huán)伏安法的影響 400
13.3 行為總結 405
13.4 應用其他電化學方法時的行為 436
13.5 參考文獻 438
13.6 習題 439
第14章 雙電層結構和吸附 442
14.1 雙電層熱力學 442
14.2 實驗測定 444
14.3 雙電層結構模型 447
14.4 固體電極研究 456
14.5 特性吸附的程度和速率 462
14.6 吸附的實用層面 466
14.7 雙電層對電極反應速率的影響 468
14.8 參考文獻 474
14.9 習題 477
第15章 內層電極反應與電催化 480
15.1 內層異相電子轉移反應 480
15.2 電催化反應機理 483
15.3 內層反應的其他實例 490
15.4 內層電子轉移反應的計算分析 498
15.5 電催化的相關性 502
15.6 電化學相轉化 505
15.7 參考文獻 524
15.8 習題 528
第16章 電化學儀器 531
16.1 運算放大器 531
16.2 電流反饋 534
16.3 電壓反饋 536
16.4 恒電勢儀 537
16.5 恒電流儀 541
16.6 集成式電化學儀器 542
16.7 電勢控制的難點 543
16.8 低電流測量 547
16.9 用于短時間尺度的儀器 550
16.10 實驗室貼士:電化學儀器的實際使用 550
16.11 參考文獻 552
16.12 習題 553
第17章 電活性層和修飾電極 555
17.1 電極上的單層和亞單層 556
17.2 吸附層的循環(huán)伏安法 556
17.3 研究吸附單層的其他有用方法 570
17.4 電極上的厚修飾層 573
17.5 修飾層動力學 575
17.6 阻礙層 583
17.7 其他表征電極修飾層的方法 588
17.8 基于電活性層或電極修飾的電化學方法 588
17.9 參考文獻 599
17.10 習題 603
第18章 掃描電化學顯微鏡 604
18.1 原理 604
18.2 漸近曲線 605
18.3 表面形貌與反應活性成像 609
18.4 動力學測量 611
18.5 表面問詢 616
18.6 電勢型探針 619
18.7 其他應用 620
18.8 掃描電化學池顯微鏡 622
18.9 參考文獻 625
18.10 習題 628
第19章 單顆粒電化學 629
19.1 單顆粒電化學總論 629
19.2 顆粒碰撞實驗 629
19.3 超微圓盤電極上的顆粒碰撞速率 631
19.4 納米顆粒碰撞行為 633
19.5 單原子和原子簇電化學 643
19.6 單分子電化學 646
19.7 參考文獻 649
19.8 習題 651
第20章 光電化學和電致化學發(fā)光 653
20.1 固體材料 653
20.2 半導體電極 658
20.3 半導體光電化學 665
20.4 溶液中的輻解產物 670
20.5 電致化學發(fā)光 671
20.6 參考文獻 681
20.7 習題 685
第21章 電化學體系的原位表征 688
21.1 顯微技術 688
21.2 石英晶體微天平 695
21.3 紫外-可見光譜法 696
21.4 振動光譜 700
21.5 X射線方法 704
21.6 質譜法 706
21.7 磁共振波譜法 706
21.8 非原位技術 707
21.9 參考文獻 710
附錄A 數(shù)學方法 716
A.1 用拉普拉斯變換技術求解微分方程 716
A.2 Taylor展開式 722
A.3 誤差函數(shù)和高斯分布 723
A.4 萊布尼茲規(guī)則 724
A.5 復數(shù)表示法 725
A.6 傅里葉級數(shù)和傅里葉變換 726
A.7 參考文獻 727
A.8 習題 728
附錄B 模擬的基本概念 729
B.1 模型建立 729
B.2 范例 735
B.3 耦合均相動力學 739
B.4 各種技術的邊界條件 740
B.5 更復雜的體系 743
B.6 參考文獻 743
B.7 習題 744
附錄C 參考表 745
參考文獻 750
附錄D 751
D.1 基本公式 751
D.2 單層膜 752
D.3 簡化的傳質關系式 752
D.4 25℃時參比電極電勢 753
D.5 物理常數(shù) 753
D.6 量綱和換算 753
D.7 25℃(298.15K)時導出的常數(shù)值 753
索引 755