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[德] 哈曼，[英] 哈姆内特，[德] 菲尔施蒂希，陈 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122070456

商品编码：15262320635

包装：精装

出版时间：2010-01-01

基本信息

书名：电化学(电化学专业经典名著)

定价：88.00元

作者：(德)哈曼,(英)哈姆内特,(德)菲尔施蒂希,陈

出版社：化学工业出版社

出版日期：2010-01-01

ISBN：9787122070456

字数：

页码：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

商品重量：0.799kg

编辑推荐

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内容提要

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本书为WileyVCH公司出版的经典教科书《电化学》第二版。为了将现代电化学的概貌和前沿呈现给读者,作者对原著版进行了全面和彻底的更新。本书介绍了物理化学的基本概念及其在不同科研领域中的延伸和拓展，例如半导体、生物电化学、电催化、新溶剂和新材料、新的理论研究方法以及电化学振荡体系等。贯穿本书的中心思想是突出电化学在当代工业中的*应用，例如燃料电池、锂电池、超级电容器和实用型电催化剂等。
本书全面而深入地介绍了电化学的各种研究方法，包括传统的电化学技术以及现代的光学、谱学、质谱和扫描探测技术。因此，本书可以作为化学、化工、材料学和物理学专业学生和科研工作者的参考资料。

目录

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书中采用的符号和单位
章　基础、定义和概念
　1.1　离子、电解质和电荷的量子化
　1.2　电化学池中从电子导电到离子导电的转换
　1.3　电解池与原电池：分解电势与电动势(emf)
　1.4　法拉第定律
　1.5　量度单位制
　参考文献
第2章　电导率和离子间的相互作用
　2.1　电解质基础
　　2.1.1　电解质导电的基本概念
　　2.1.2　电解质溶液电导的测量
　　2.1.3　电导率
　　2.1.4　电导率值
　2.2　电解质电导率的经验定律
　　2.2.1　电导率与浓度的关系
　　2.2.2　摩尔电导率和当量电导率
　　2.2.3　科尔劳施定律和强电解质极限电导率的测定
　　2.2.4　自由离子独立迁移定律和弱电解质摩尔电导率的测定
　2.3　离子迁移率和希托夫传输
　　2.3.1　迁移数以及离子极限电导的测定
　　2.3.2　离子迁移数的实验测定
　　2.3.3　迁移数和离子极限电导的数值
　　2.3.4　离子水化作用
　　2.3.5　质子异常的电导率，H3O 的结构和质子水合数
　　2.3.6　离子迁移速率和离子半径的测定：瓦尔登法则
　2.4　电解质电导理论(稀电解质溶液的德拜休克尔昂萨格理论)
　　2.4.1　模型描述：离子氛、弛豫效应和电泳效应
　　2.4.2　计算中心离子和离子氛产生的电势:离子强度、离子半径和离子云
　　2.4.3　适用于稀电解质溶液电导的德拜昂萨格方程
　　2.4.4　交流电场和强电场对电解质电导的影响
　2.5　电化学中的活度概念
　　2.5.1　活度系数
　　2.5.2　计算浓度依赖的活度系数
　　2.5.3　浓电解质溶液的活度系数
　2.6　弱电解质性质
　　2.6.1　奥斯特瓦尔德稀释定律
　　2.6.2　电离受电场的影响
　2.7　pH值的定义和缓冲溶液
　2.8　非水溶液
　　2.8.1　非水溶剂中的离子溶化作用
　　2.8.2　非水溶液电解质的电导率
　　2.8.3　含质子非水溶液的pH标度
　2.9　电导率测量的应用
　　2.9.1　水的离子积的测定
　　2.9.2　难溶盐溶度积的测定
　　2.9.3　难溶盐溶解热的测定
　　2.9.4　弱电解质热力学电离平衡常数的测定
　　2.9.5　电导滴定原理
　参考文献
第3章　电极电势和相边界的双电层结构
　3.1　电极电势及其与浓度、气体压力和温度的关系
　　3.1.1　电池的电动势和化学反应的大可用能量
　　3.1.2　电极电势的本质，Galvanic电势差和电化学势
　　3.1.3　电极电势以及金属与含该金属离子的溶液间的平衡电势差的计算——Nernst方程
　　3.1.4　氧化还原电极的Nernst方程
　　3.1.5　气体电极的Nernst方程
　　3.1.6　电极电势和电池电动势的测定
　　3.1.7　原电池的示意表示
　　3.1.8　从热力学数据计算电池的电动势
　　3.1.9　电动势与温度的关系
　　3.1.10　电池电动势与压力的关系——水溶液电解时的残余电流
　　3.1.11　参比电极与电化学序列
　　3.1.12　第二类参比电极
　　3.1.13　非水溶剂中的电化学序列
　　3.1.14　非水溶剂的参比电极以及工作的电势范围
　3.2　液接电势
　　3.2.1　液接电势的起源
　　3.2.2　扩散电势的计算
　　3.2.3　有或没有迁移的浓差电池
　　3.2.4　Henderson方程
　　3.2.5　扩散电势的消除
　3.3　膜电势
　3.4　双电层和电动力学效应
　　3.4.1　Helmholtz和扩散双电层：Zeta电势
　　3.4.2　离子、偶极和中性分子的吸附——零电荷电势
　　3.4.3　双电层电容
　　3.4.4　电化学双电层的一些数据
　　3.4.5　电毛细现象
　　3.4.6　电动力学效应——电泳、电渗析、Dorn效应以及离子流电压
　　3.4.7　双电层的理论研究
　3.5　半导体电极的电势及相边界行为
　　3.5.1　金属导体、半导体和绝缘体
　　3.5.2　半导体电极的电化学平衡
　3.6　电势差测量的应用
　　3.6.1　标准电势与平均活度系数的测定
　　3.6.2　难溶盐的溶度积
　　3.6.3　水的离子积的确定
　　3.6.4　弱酸的解离常数
　　3.6.5　热力学状态函数(ΔrG0、ΔrH0和ΔrS0)以及化学反应相应的平衡常数的确定
　　3.6.6　用氢电极来测量pH值
　　3.6.7　用玻璃电极测量pH值
　　3.6.8　电势滴定的原理
　参考文献
第4章　电势与电流
第5章　电极/电解液界面的研究方法
第6章　电催化与反应机理
第7章　固体及熔融盐离子导体电解质
第8章　工业电化学过程
第9章　电池
0章　电分析领域的应用
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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电池中的世界：电化学驱动的能源革命 本书深入探讨了电化学领域的基础原理、前沿技术及其在现代社会中的广泛应用。我们聚焦于那些驱动我们日常生活的关键技术，从可充电电池到燃料电池，再到腐蚀防护和电化学传感，全面解析了电荷转移过程背后的物理和化学机制。 第一部分：电化学基础理论 本部分构建了理解电化学现象的理论框架。我们从电极反应的微观机理出发，详细阐述了法拉第定律、能斯特方程等核心概念。重点讨论了电极/电解质界面的结构与性质，包括双电层理论的演变及其对电化学反应动力学的影响。 1.1 氧化还原反应与电化学电池 详细分析了氧化还原反应在电化学体系中的本质。通过构建原电池和电解池，解释了吉布斯自由能与电动势之间的热力学联系。深入剖析了电池的开路电压、极化现象（如欧姆极化、活化极化和浓差极化）对电池性能的制约，并引入了电化学阻抗谱（EIS）作为分析界面动力学的重要工具。 1.2 界面电化学与电荷转移 界面是电化学反应发生的场所。本章详细讨论了电极材料的性质（如导电性、表面能）如何影响电荷转移速率。引入了巴特勒-沃尔默（Butler-Volmer）方程，精确描述了在不同过电位下反应速率的变化规律。此外，对准平衡态下的电荷转移理论，特别是Marcus理论在非水体系中的应用进行了详尽的阐述。 1.3 电解质的物理化学性质 电解质是离子传输的介质。本书全面对比了液体电解质、固体电解质和离子液体。对于液体电解质，重点分析了离子浓度、溶剂化作用以及电导率的影响因素。在固体电解质部分，深入探讨了晶格缺陷与离子迁移率之间的关系，为下一代固态电池的设计提供了理论基础。 第二部分：能量储存设备：电池技术的前沿 本部分聚焦于当前和未来的能量储存技术，这是电化学应用中最具活力的领域。我们不仅关注成熟的锂离子电池技术，还探讨了正在快速发展的下一代高能量密度电池。 2.1 锂离子电池系统：从理论到工程 对现役锂离子电池的材料体系进行了深入剖析。正极材料（如LCO, NCM, LFP）的晶体结构稳定性、电压平台和容量密度之间的权衡关系被详细讨论。负极材料（石墨、硅基材料）的插层/合金化机理及其在充放电过程中的体积变化问题是重点分析对象。着重分析了电解液的稳定性和SEI膜（固体电解质界面膜）的形成机制，SEI膜的质量直接决定了电池的循环寿命和安全性。 2.2 下一代高能密度电池技术 锂硫电池 (Li-S)： 探讨了多硫化物穿梭效应的抑制策略，以及碳基和无机基体对硫正极的结构优化，以期实现更高的理论能量密度。 锂空气电池 (Li-Air)： 分析了氧还原反应（ORR）和氧析出反应（OER）的催化剂设计，以及固态电解质在稳定锂金属负极和抑制副反应中的关键作用。 固态电池 (All-Solid-State Batteries, ASSBs)： 重点讨论了固体电解质与电极界面接触电阻的降低技术，特别是柔性界面构建方法，以克服机械应力带来的阻抗增加问题。 2.3 氧化还原液流电池 (RFBs) 的大规模储能应用 液流电池因其独立的可扩展性和长寿命，成为电网级储能的重要选择。我们对比了钒基、锌溴体系，并引入了有机电解液（如TEMPO/喹酮）在提高能量密度和降低成本方面的潜力，详细分析了电堆设计中离子交换膜的选择标准和性能优化。 第三部分：电化学在环境与传感领域的应用 电化学技术不仅关乎能量，也是环境监测和生物传感的核心工具。 3.1 电催化与电化学合成 电催化是实现绿色化学转化的关键。本章深入研究了电催化剂的设计原则，重点关注于： 析氢反应 (HER) 和析氧反应 (OER)： 探讨了贵金属催化剂的替代品，特别是基于过渡金属硫化物、磷化物和氮化物的非贵金属催化体系，以及如何通过调控电子结构提高其活性和稳定性。 二氧化碳还原反应 (CO2RR)： 分析了将温室气体转化为高价值化学品（如CO, 甲酸, 乙醇）的电催化路径。讨论了单原子催化剂（SACs）在提高目标产物选择性方面的独特优势。 3.2 电化学腐蚀与保护 金属腐蚀带来的巨大经济损失促使人们研究其电化学机理。详细描述了电化学腐蚀的热力学和动力学控制因素。重点介绍了阴极保护和阳极保护的工程实施方法，并分析了缓蚀剂在不同介质中对金属表面钝化膜形成的影响。 3.3 电化学传感技术 电化学传感器以其高灵敏度、快速响应和小型化潜力，在医疗诊断和环境监测中发挥重要作用。我们探讨了基于电极修饰技术（如纳米材料、分子印迹聚合物）的生物传感器设计。详细讲解了伏安法、电流法等在痕量分析中的应用，特别是电化学免疫传感器和电化学DNA传感器的构建原理和信号放大策略。 第四部分：先进电化学表征技术 理解电化学过程的复杂性需要依赖先进的表征手段。本部分侧重于如何利用这些工具揭示反应机理和材料结构。 4.1 谱学与电化学的结合 重点介绍了原位/在线谱学技术，如原位拉曼光谱、同步辐射X射线吸收谱（XAS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR），这些技术允许研究人员实时追踪电极表面物种和晶体结构在电化学循环过程中的动态变化，从而克服传统离线分析方法的局限性。 4.2 表面形貌与电化学反应 利用原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）在电化学环境下的高分辨率成像能力，分析电极表面在充放电过程中的重构、晶面暴露和缺陷生成，为界面工程提供微观尺度的指导。 总结： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的电化学知识体系，强调理论与实践的紧密结合，为未来在能源、环境和生物技术领域的创新奠定坚实的学术基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让人爱不释手，简直是物理化学领域的一座灯塔。我当初是抱着试试看的心态翻开它的，没想到一下子就被那种深入骨髓的逻辑和严谨的推导给吸引住了。它不仅仅是罗列公式和现象，更像是在引导你搭建一个完整的认知框架。比如，在讨论能斯特方程的时候，作者并没有停留在表面，而是层层深入到热力学基础，让你明白电化学反应的驱动力究竟来源于哪里。那种“豁然开朗”的感觉，是很多其他教材无法给予的。特别欣赏它对实验细节的关注，很多看似微不足道的实验操作，其实是决定结果准确性的关键。读完这一部分，我对电极电势的理解从一个静态的数值，变成了一个动态的、受环境影响的系统。这种深度的剖析，让原本晦涩难懂的理论变得触手可及，仿佛作者正手持探针，带领我们一步步测量和理解物质世界的微观运动。如果说有什么遗憾，或许是某些高级应用案例的篇幅可以再增加一些，毕竟理论的最高境界，还是在于解决实际问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图设计，简直是为深度学习者量身定制的艺术品。我向来对那些内容塞得满满当当，看着就头疼的专业书籍敬而远之，但《电化学(电化学专业经典名著)》完全打破了我的固有印象。它的留白处理得恰到好处，让复杂的数据和图表有了喘息的空间，更容易被大脑吸收。最让我印象深刻的是那些扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）的图像配图，清晰度极高，纹理细节清晰可见，对于理解固液界面或电极材料的微观形貌至关重要。我记得有一次为了看懂一个关于双电层结构的示意图，我足足盯着那张图看了半个下午，图中的电荷分布和溶剂化层结构，通过精妙的色彩和线条区分开来，远胜于任何文字的描述。这哪里是一本教科书，分明是一本精心制作的图册，配合文字的引导，构建了一个三维立体的学习空间。每次翻阅，都能感受到编辑和作者对知识传播的尊重与匠心，让人在阅读时心情愉悦，效率自然也高了不少。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，初次接触这本书时，我对其“经典名著”的称号持保留态度，总觉得名声在外，内容可能略显陈旧。然而，它以一种极其扎实的方式回应了我的疑虑——真正的经典，是经得起时间考验的理论基石。这本书的叙事风格非常沉稳，它不追逐时髦的热点，而是专注于打磨那些最根本的物理化学原理。例如，在解析界面传输现象时，它细致地回顾了法拉第定律的发展脉络，以及扩散、迁移和对流这三种基本输运机制是如何在电化学池中相互作用的。这种历史的厚重感，使得我们不仅知道“是什么”，更能理解“为什么是这样发展过来的”。读完后，我发现自己看待新型电池技术或燃料电池的报道时，都有了一种更本质的视角，不再容易被那些花哨的新材料名称迷惑，而是能够迅速定位其核心的电化学瓶颈。它教会我的，是一种科学的批判性思维，而不是简单的知识灌输。

评分☆☆☆☆☆

对于一个非科班出身，但对电化学抱有浓厚兴趣的自学者来说，这本书的难度曲线是相当陡峭的，但其配套的学习资源和结构设计，却提供了绝佳的自救路径。它在每一章的末尾都会设置一些难度递进的习题，这些题目设计得非常巧妙，它们不是简单的套用公式，而是要求将不同章节的知识点进行融合。我个人非常喜欢那种需要综合运用相律、电极动力学和物质传输理论才能求解的难题，虽然解题过程常常伴随着抓耳挠腮的挫败感，但一旦攻克，成就感是无与伦比的。更重要的是，这本书的数学推导非常详尽，即使是高等微积分的应用，作者也尽量给出了清晰的步骤，这极大地降低了自学者在数学障碍上的门槛。它像一位耐心又不失严格的导师，在你迷失方向时提供精确的指引，让你在反复的尝试和计算中，真正将那些抽象的符号内化为自己的思维工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的，是它对电化学在现代工业中的应用所展现出的宏大视野。虽然主体内容是基础理论，但作者巧妙地将这些理论放置在了广阔的工程背景之下进行阐释。比如，在讨论电沉积的形貌控制时，书中不仅仅讲解了过电位的意义，还联系到了半导体制造中的精密镀层要求，以及材料的晶格缺陷如何影响最终产品的性能。这种理论与实践的无缝对接，极大地激发了我对将电化学应用于实际能源存储和转换领域的渴望。它让我意识到，电化学远不止是实验室里的烧杯和电极，它支撑着现代电力系统的核心，从我们日常使用的锂离子电池到未来可能的固态电池技术，无一不根植于此书所阐述的原理。阅读过程中，我仿佛看到了一条清晰的职业路径图，从理解基础的电荷转移速率，到设计高效的电解槽，每一步都建立在坚实的科学基础之上。这本书，无疑为我的专业视野拓展提供了强有力的助推器。