第1章 電化學科學導論
1.1電化學概述 1
1.1.1淺識電化學 1
1.1.2電化學反應(yīng)的基本原則與法拉第定律 2
1.1.3電化學科學的研究對象 4
1.1.4電化學的實際應(yīng)用 4
1.2電解質(zhì)理論概要 6
1.2.1電解質(zhì)的分類 6
1.2.2水溶液電解質(zhì)與離子水化 8
1.2.3電解質(zhì)溶液的電導（率） 9
1.2.4電解質(zhì)溶液的活度 15
1.3電化學的發(fā)展歷史與趨勢 19
1.3.1電化學萌芽與初級階段 19
1.3.2電化學熱力學理論的發(fā)展 20
1.3.3電化學動力學理論的發(fā)展 21
1.3.4現(xiàn)代電化學的發(fā)展 21
思考題 22

第2章 電化學熱力學
2.1相間電位及其本質(zhì) 24
2.1.1相間電位 24
2.1.2內(nèi)電位、外電位與電化學位 25
2.2電極電位與參比電極 26
2.2.1電極電位的形成 26
2.2.2相對電位 27
2.2.3參比電極 28
2.3電極的可逆性與能斯特方程 29
2.3.1電池的可逆性 29
2.3.2可逆電池的熱力學性質(zhì) 30
2.3.3可逆電極及其電位 32
2.3.4標準電位序及其作用 34
2.4可逆電極與不可逆電極 36
2.4.1可逆電極類型 36
2.4.2不可逆電極及其特點 38
2.4.3不可逆電極類型 39
2.4.4電極可逆性的判別 40
2.4.5電極電位的影響因素 41
2.5液接電位與膜電位 43
2.5.1液接電位及其來源 43
2.5.2濃差電池 44
2.5.3液接電位的消除 45
2.5.4膜電極與膜電位 45
2.6電化學腐蝕與Pourbaix圖 47
2.6.1金屬的電化學腐蝕 47
2.6.2Pourbaix圖及其繪制 48
2.6.3水的Pourbaix圖 49
2.6.4Fe-H2O的Pourbaix圖的繪制及分析 50
2.6.5Fe-H2O的電化學腐蝕圖及其分析 53
2.6.6金屬的電化學防腐保護 55
2.6.7金屬Pourbaix圖的局限性 55
思考題 56

第3章 電極 溶液界面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
3.1理想極化電極 58
3.2電毛細曲線 59
3.2.1界面張力 59
3.2.2電毛細曲線的測量 60
3.2.3李普曼方程 61
3.2.4離子界面剩余量 62
3.3微分電容曲線 63
3.3.1平板電容器 63
3.3.2界面雙電層的電容特性 64
3.3.3微分電容曲線 65
3.3.4微分電容曲線與電毛細曲線的比較 66
3.3.5零電荷電位 66
3.4界面雙電層結(jié)構(gòu)模型 68
3.4.1緊密層結(jié)構(gòu)模型 68
3.4.2分散層結(jié)構(gòu)模型 69
3.4.3緊密-分散層結(jié)構(gòu)模型 69
3.4.4雙電層方程式 70
3.5緊密層的精細結(jié)構(gòu) 73
3.5.1電極界面的水偶極子層 74
3.5.2特性吸附 74
3.5.3內(nèi)緊密層和外緊密層 76
3.5.4緊密層結(jié)構(gòu)與微分電容 76
3.6電極 溶液界面的分子和原子吸附 78
3.6.1表面活性物質(zhì) 78
3.6.2有機物的界面吸附特點 79
3.6.3氫原子和氧的界面吸附特點 81
思考題 83

第4章 電化學動力學概論
4.1極化與極化曲線 85
4.1.1電極的極化與極化曲線 85
4.1.2過電位與極化度 86
4.1.3兩種電化學體系的極化圖 87
4.2電極過程的基本歷程及電化學反應(yīng)類型 90
4.2.1基本歷程 90
4.2.2電化學反應(yīng)的特點及其類型 91
4.3電極過程的決速步驟與極化類型 91
4.3.1反應(yīng)活化能 91
4.3.2決速步驟 92
4.3.3極化類型 93
4.4研究電極過程的分析方法 94
4.4.1近平衡態(tài) 94
4.4.2電極過程的分析步驟 94
思考題 95

第5章 電化學反應(yīng)動力學
5.1電化學反應(yīng)動力學理論發(fā)展簡介 96
5.2電化學反應(yīng)的活化能與反應(yīng)速度 97
5.2.1電化學反應(yīng)活化能 97
5.2.2電化學反應(yīng)速度 99
5.3Butler-Volmer方程 101
5.3.1Butler-Volmer基本方程及其特點 101
5.3.2電化學反應(yīng)動力學的基本參數(shù) 102
5.3.3平衡狀態(tài)下電極反應(yīng)動力學和熱力學之間的聯(lián)系 104
5.3.4電極反應(yīng)動力學性質(zhì)與交換電流密度的一般性規(guī)律 105
5.4單電子反應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電化學極化特點 106
5.4.1高過電位下的極化特點 106
5.4.2低過電位下的極化特點 107
5.4.3電化學反應(yīng)動力學參數(shù)的測量原理 108
5.5多電子反應(yīng)動力學 109
5.5.1多電子電化學反應(yīng)的特征 109
5.5.2多電子反應(yīng)的Butler-Volmer方程 109
5.5.3多電子反應(yīng)的極化特點 111
5.6分散層對電化學反應(yīng)動力學的影響 112
5.6.1分散層結(jié)構(gòu)對電化學反應(yīng)動力學的影響 112
5.6.2φ1效應(yīng)下的反應(yīng)動力學方程 113
5.6.3φ1效應(yīng)對陰極還原反應(yīng)的影響 114
思考題 115

第6章 液相傳質(zhì)動力學
6.1液相傳質(zhì)方式 117
6.1.1液相傳質(zhì)的三種方式 117
6.1.2液相傳質(zhì)的基本方程 119
6.2理想穩(wěn)態(tài)擴散 119
6.2.1理想穩(wěn)態(tài)擴散的實現(xiàn) 119
6.2.2理想穩(wěn)態(tài)擴散的假設(shè)條件 120
6.2.3理想穩(wěn)態(tài)擴散的動力學規(guī)律 120
6.3濃差極化規(guī)律及判別 121
6.3.1濃差極化的基本規(guī)律 121
6.3.2判別方法 124
6.4非穩(wěn)態(tài)擴散 125
6.4.1菲克第二定律 125
6.4.2平面電極上的非穩(wěn)態(tài)擴散 126
6.5電化學極化與濃差極化共存時的動力學規(guī)律 128
6.5.1實際反應(yīng)中的極化現(xiàn)象 128
6.5.2混合控制時的動力學規(guī)律 128
6.5.3兩類極化規(guī)律特征的比較 130
思考題 130

第7章 電化學能量存儲技術(shù)
7.1電池的基本性能參數(shù) 132
7.1.1開路電壓與工作電壓 132
7.1.2容量與比容量 133
7.1.3庫侖效率和能量效率 134
7.1.4能量密度和功率密度 135
7.1.5倍率與循環(huán)壽命 136
7.1.6貯存性能與自放電 136
7.2鋰離子電池 137
7.2.1鋰離子電池概述 137
7.2.2電池結(jié)構(gòu)與反應(yīng)原理 137
7.2.3負極材料 138
7.2.4正極材料 139
7.2.5鋰離子電池的應(yīng)用 141
7.3鋰金屬電池 141
7.3.1鋰金屬負極的發(fā)展歷史與性能特點 141
7.3.2鋰一次電池 142
7.3.3鋰硫二次電池 143
7.3.4鋰-空氣電池 146
7.3.5金屬鋰負極的挑戰(zhàn)與解決策略 148
7.4鈉離子電池 150
7.4.1鈉離子電池概述 150
7.4.2電池結(jié)構(gòu)與儲鈉反應(yīng)原理 151
7.4.3正極材料 152
7.4.4負極材料 152
7.4.5電解質(zhì) 154
7.5鈉金屬電池 155
7.5.1鈉-硫電池 155
7.5.2鈉-氯化鎳電池 157
7.5.3鈉-空氣電池 158
7.6鋅金屬電池 159
7.6.1鋅-錳電池 159
7.6.2鋅-氧化銀電池 163
7.6.3鋅-空氣電池 166
7.6.4可充鋅離子電池 167
7.7液流電池 173
7.7.1液流電池的發(fā)展歷史 173
7.7.2液流電池的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理 174
7.7.3全釩液流電池 175
7.7.4鋅基液流電池 176
7.8傳統(tǒng)蓄電池 179
7.8.1鉛酸蓄電池 179
7.8.2鎳-鎘電池 179
7.8.3鎳氫電池 180
思考題 180

第8章 電化學能量轉(zhuǎn)換技術(shù)
8.1電催化技術(shù) 182
8.1.1電催化反應(yīng)的基本規(guī)律 182
8.1.2電催化劑的電子結(jié)構(gòu)效應(yīng)、協(xié)同效應(yīng)和表面結(jié)構(gòu)效應(yīng) 182
8.1.3電催化劑的關(guān)鍵性能參數(shù) 183
8.1.4氫電催化 186
8.1.5氧電催化 189
8.1.6氨電催化 192
8.1.7碳基電催化 194
8.2光電催化技術(shù) 195
8.2.1半導體的基本性質(zhì) 196
8.2.2半導體與溶液接觸時的界面性質(zhì) 198
8.2.3光電催化反應(yīng)過程 201
8.2.4光電催化分解水制氫 206
8.2.5光電催化二氧化碳還原 207
8.3燃料電池 208
8.3.1燃料電池及其特點 208
8.3.2燃料電池發(fā)展歷史 208
8.3.3燃料電池的基本結(jié)構(gòu)與工作原理 210
8.3.4燃料電池的效率 211
8.3.5燃料電池的類型 212
思考題 216

第9章 電化學合成與表面精飾技術(shù)
9.1電化學合成技術(shù) 217
9.1.1無機物電合成 217
9.1.2有機電合成 222
9.2金屬的電沉積 223
9.2.1金屬電沉積的基本歷程與特點 224
9.2.2金屬離子的陰極還原過程 224
9.2.3金屬的電結(jié)晶過程 227
9.2.4電鍍過程 229
9.3金屬陽極氧化 231
9.3.1兩種金屬氧化的方法 231
9.3.2金屬陽極氧化的極化曲線 232
9.3.3鋁的陽極氧化過程及成膜機理 234
9.3.4鈦及鈦合金陽極氧化過程及成膜機理 235
9.4電泳涂裝技術(shù) 236
9.4.1陽極電泳涂裝 237
9.4.2陰極電泳涂裝 237
思考題 238

附錄 部分溶液中反應(yīng)的標準電極電位（25℃）

參考文獻