應用電化學

《應用電化學》在闡明電化學基本原理的基礎上，系統地介紹了電化學原理在各相關領域中的應用，主要內容包括：電化學理論基礎，電化學工程基礎，化學電源，金屬表面精飾，無機物電解製備，有機電合成，電化學腐蝕與防護，環境保護電化學、電化學感測器。全書既有基本理論，又有實際應用，並以應用為主；對每一實際應用領域，也介紹了與之有關的原理及其新進展。

《應用電化學》可作為高等院校化學、化工等專業的教學用書和研究生的參考教材，也可供從事與電化學有關工作的科技人員參考。

第1章電化學理論基礎1

1.1電化學體系的基本單元1

1.1.1電極1

1.1.2隔膜3

1.1.3電解質溶液3

1.1.4電解池的設計與安裝4

1.2電化學過程的熱力學5

1.2.1可逆電化學過程的熱力學5

1.2.2不可逆電化學過程的熱力學7

1.3非法拉第過程及電極/溶液界面的性能8

1.3.1電極的電容和電荷8

1.3.2雙電層理論9

1.3.3零電荷電勢與表面吸附11

1.4法拉第過程和影響電極反應速度的因素16

1.4.1電極反應種類和機理16

1.4.2電化學實驗及電化學電池的變數18

1.4.3影響電極反應速度的因素及電極的極化20

1.4.4電極反應動力學簡介22

1.5物質傳遞控制反應27

1.5.1物質的傳遞形式27

1.5.2穩態物質傳遞29

1.6電化學研究方法介紹31

1.6.1穩態和暫態31

1.6.2電勢掃描技術-循環伏安法32

1.6.3控制電勢技術-單電勢階躍法34

1.6.4控制電流技術-恆電流電解35

1.6.5光譜電化學方法37

參考文獻37第2章電化學工程基礎39

2.1物料衡算39

2.2電壓衡算與能量衡算41

2.2.1電壓衡算41

2.2.2能量衡算43

2.3電解生產的經濟技術指標45

2.3.1轉化率和選擇性45

2.3.2電流效率45

2.3.3電能消耗和電能效率46

2.3.4空時產率46

2.4電化學反應器47

2.4.1電化學反應器的分類47

2.4.2電化學反應器的設計48

2.4.3電解槽結構材料及電極材料的選擇51

參考文獻55第3章化學電源56

3.1基礎知識與基礎理論56

3.1.1化學電源的組成56

3.1.2化學電源的分類56

3.1.3化學電源的工作原理57

3.1.4電池電動勢57

3.1.5可逆電極和可逆電池57

3.1.6濃差電池58

3.1.7電極過程59

3.2鋅錳電池59

3.3蓄電池61

3.3.1鉛酸蓄電池61

3.3.2鎘鎳電池65

3.3.3金屬氫化物鎳電池66

3.4鋰電池和鋰離子電池67

3.4.1鋰電池67

3.4.2鋰離子電池70

3.5燃料電池71

3.5.1燃料電池的特徵、結構和分類71

3.5.2各類燃料電池72

3.6其他化學電源74

3.6.1鈉硫電池74

3.6.2固體電解質電池75

3.6.3熱電池76

3.7太陽能電池77

3.7.1硅太陽能電池77

3.7.2液結太陽能電池78

3.8應用於電動汽車的電池79

參考文獻81第4章金屬表面精飾83

4.1金屬電沉積和電鍍原理83

4.1.1金屬電沉積的基本歷程和特點83

4.1.2簡單金屬離子的還原84

4.1.3金屬絡離子的還原85

4.1.4金屬共沉積原理86

4.1.5金屬電結晶動力學 86

4.1.6金屬電沉積過程中表面活性物質的作用88

4.2電鍍過程89

4.2.1鍍層應具有的主要性能90

4.2.2影響鍍層質量的因素90

4.2.3電鍍生產工藝92

4.3常用的電鍍層92

4.3.1鍍鎳93

4.3.2鍍銅93

4.3.3鍍鋅93

4.3.4鍍錫94

4.3.5鍍鉻94

4.3.6鍍銀 95

4.3.7鍍金95

4.4化學鍍與塑料電鍍95

4.4.1化學鍍95

4.4.2塑料電鍍96

4.5其他典型的電鍍工藝97

4.5.1合金電鍍97

4.5.2複合電鍍98

4.5.3熔鹽電鍍99

4.6金屬陽極氧化100

4.6.1金屬陽極氧化原理100

4.6.2鋁的陽極氧化101

4.6.3鈦的陽極氧化103

4.7電泳塗裝技術104

4.7.1陽極電泳塗裝104

4.7.2陰極電泳塗裝105

參考文獻106第5章無機物的電解製備107

5.1基礎知識107

5.1.1無機物電合成簡介108

5.1.2幾個重要的概念和術語 108

5.2氯鹼工業109

5.2.1隔膜槽電解法110

5.2.2汞槽電解法112

5.2.3離子膜槽電解法114

5.2.4氯鹼工業發展的展望116

5.3氯酸鹽和高氯酸鹽的電合成117

5.3.1氯酸鈉117

5.3.2高氯酸鹽119

5.4錳化合物的電解合成120

5.4.1電解二氧化錳120

5.4.2高錳酸鉀120

5.5電解法生產過氧化氫121

5.6水的電解123

參考文獻128第6章有機電合成129

6.1基礎知識與基礎理論129

6.2己二腈的電合成130

6.3有機電合成進展134

參考文獻134第7章環境保護電化學136

7.1電化學方法在環境保護中的應用136

7.2電解法處理污染物139

7.2.1電解氧化除氰139

7.2.2電解氧化除酚140

7.2.3電解氧化Cr(Ⅲ)為Cr(Ⅵ)140

7.2.4電解還原除鉻141

7.2.5電解法應用於工業廢氣的脫硫處理141

7.3電浮離和電凝聚處理污染物142

7.3.1電浮離142

7.3.2電凝聚143

7.4高性能電化學廢水處理體系144

7.4.1原理和檢測方法144

7.4.2設備和操作145

7.4.3陽極的電催化處理后的水質145

7.5電滲析146

7.5.1原理和應用146

7.5.2電滲析膜的分類和性能147

參考文獻149第8章電化學腐蝕與防護150

8.1金屬腐蝕與防護的意義150

8.2金屬的電化學腐蝕151

8.3腐蝕電池153

8.4電勢-pH圖及其在金屬防護中的應用155

8.4.1Fe-H2O體系的pH圖的構作155

8.4.2Fe-H2O體系的φ-pH圖在金屬防護上的應用157

8.5金屬的電化學防腐蝕160

8.5.1金屬鍍層160

8.5.2陽極保護161

8.5.3陰極保護162

8.5.4緩蝕劑保護162

參考文獻163第9章電化學感測器164

9.1電化學感測器介紹164

9.1.1電勢感測器164

9.1.2安培/庫侖感測器165

9.1.3電導感測器166

9.2生物電化學感測器的原理和器件166

9.3酶感測器、微生物感測器和免疫感測器168

9.3.1酶感測器168

9.3.2微生物感測器170

9.3.3組織感測器171

9.3.4免疫感測器171

參考文獻172