材料電化學內(nèi)容簡介

本書介紹了應用電化學經(jīng)典理論和分子軌道理論，重點闡述了與材料科學緊密相關(guān)的電化學過程及參數(shù)，包括電解質(zhì)、結(jié)構(gòu)與成鍵、電極電位、雙電層及吸附原子、物質(zhì)傳輸與電荷傳遞，以及晶體成核與生長過程等；全書側(cè)重理論與應用實際相結(jié)合，通過應用實例對當今材料科學中的重要材料電化學體系，如金屬和合金電化學沉積(金屬鍵材料)、氧化物和半導體(無機非金屬材料)、腐蝕與防護(材料表面)、本征導電聚合物(有機共價鍵材料)及納米電化學(復合材料)等都進行了專題細致論述，同時結(jié)合應用體系介紹了各種現(xiàn)代先進的電化學研究方法。本書內(nèi)容不僅有助于深化對材料電化學基本過程的認識，而且對各種先進材料設(shè)計、電化學可控制備、電化學表征研究等材料電化學方面的研究等都具有重要實際指導意義。

前言

第1章電解質(zhì)

第2章結(jié)構(gòu)與成鍵

第3章電極電位

第4章吸附原子和欠電位沉積

第5章物質(zhì)傳輸

第6章電荷傳遞

第7章金屬的成核與生長

第8章合金的沉積

第9章氧化物和半導體

第10章腐蝕與防護

第11章固有導電性高聚物

第12章納米電化學

• ISBN：9787122382030

• 版次：1

• 商品編碼：13144804

• 品牌：化學工業(yè)出版社

• 包裝：平裝

• 開本：16開

• 出版時間：2021-01-01

• 用紙：膠版紙

• 頁數(shù)：190

• 正文語種：中文

內(nèi)容簡介

《材料電化學基礎(chǔ)》全書共分為8章，第1章緒論簡要介紹了電化學科學的發(fā)展、組成體系和應用范圍；第2、3章系統(tǒng)介紹了電化學的基本原理，包括電極界面雙電層結(jié)構(gòu)及電位，以及電極過程動力學基礎(chǔ)；第4、5和6章主要介紹了電化學原理在化學電源、電催化和光電化學中的應用；第7章介紹了金屬在不同環(huán)境中的典型腐蝕現(xiàn)象以及電化學保護；第8章則介紹了各種電化學測試方法，包括極化曲線、電化學阻抗譜、電化學噪聲等常規(guī)測試技術(shù)及其在不同領(lǐng)域的應用，以及各種微區(qū)測試技術(shù)等。

《材料電化學基礎(chǔ)》可作為高等學校材料科學與工程、材料腐蝕與防護專業(yè)、化工專業(yè)、油氣儲運專業(yè)的教材使用，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

目錄

第1章緒論1

1.1電化學科學1

1.2電化學的應用3

1.2.1環(huán)境凈化3

1.2.2氫的有效使用3

1.2.3化學電源4

1.2.4電催化5

1.2.5太陽能轉(zhuǎn)換5

1.2.6腐蝕與防護6

1.3電化學體系7

1.3.1電化學科學的研究對象7

1.3.2法拉第定律9

1.3.3陽極和陰極的定義9

第2章電極界面雙電層結(jié)構(gòu)及電位11

2.1相間電位11

2.1.1金屬接觸電位13

2.1.2電極電位13

2.1.3絕對電位和相對電位15

2.1.4液體接界電位18

2.2電極電位20

2.2.1自由能的變化20

2.2.2能斯特方程和半電池電位的計算21

2.2.3平衡電極電位22

2.2.4不可逆電極26

2.2.5可逆電極電位與不可逆電極電位的判別27

2.2.6氧電極和充氣差異電池28

2.2.7影響電極電位的因素29

2.3雙電層形成及結(jié)構(gòu)31

2.3.1研究電極/溶液界面性質(zhì)的意義31

2.3.2理想極化電極31

2.3.3電極/溶液界面的基本結(jié)構(gòu)32

2.3.4斯特恩模型34

2.3.5緊密層的結(jié)構(gòu)38

第3章電極過程動力學基礎(chǔ)42

3.1電極過程與速度控制步驟42

3.2極化及其產(chǎn)生原因43

3.2.1極化43

3.2.2極化產(chǎn)生的原因44

3.3濃差極化動力學方程46

3.3.1濃差極化的規(guī)律47

3.3.2濃差極化的判別方法49

3.4穩(wěn)態(tài)電化學極化動力學方程50

3.4.1極化較大的電極過程52

3.4.2極化很小的電極過程52

第4章化學電源54

4.1化學電池的基本性能參數(shù)54

4.2一次電池62

4.2.1錳干電池63

4.2.2堿錳電池64

4.3二次電池66

4.3.1鉛酸蓄電池66

4.3.2堿性蓄電池67

4.3.3鎳-金屬氫化物電池70

4.4超級電容器72

4.4.1超級電容器的電荷儲存原理72

4.4.2超級電容器電極材料73

第5章電催化81

5.1電催化物理化學基礎(chǔ)82

5.1.1金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)82

5.1.2吸附質(zhì)與金屬表面的相互作用85

5.2電催化反應的基本規(guī)律88

5.3電催化劑的電子結(jié)構(gòu)效應和表面結(jié)構(gòu)效應90

5.3.1電子結(jié)構(gòu)效應對電催化反應速度的影響91

5.3.2表面結(jié)構(gòu)效應對電催化反應速度的影響93

5.4氫電極反應及其電催化概述96

5.5鉑基催化劑上的氧還原電催化概述98

第6章光電化學100

6.1半導體的能帶結(jié)構(gòu)100

6.1.1半導體中的能帶結(jié)構(gòu)及載流子種類100

6.1.2本征半導體、施主、受主，N型和P型半導體101

6.1.3半導體中的態(tài)密度與載流子的分布102

6.2金屬/半導體界面的能帶結(jié)構(gòu)與性質(zhì)104

6.2.1金屬/半導體界面的能帶結(jié)構(gòu)104

6.2.2光照下金屬/半導體界面性質(zhì)105

6.2.3暗態(tài)下金屬/半導體界面性質(zhì)106

6.3半導體/溶液界面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)107

6.3.1半導體/溶液界面的結(jié)構(gòu)107

6.3.2空間電荷層的不同表現(xiàn)形式108

6.3.3半導體/溶液界面的電位分布110

6.4半導體/溶液界面上的光電化學114

6.4.1光照條件下半導體/溶液界面的能帶結(jié)構(gòu)114

6.4.2光電壓和光電流115

6.5光電化學伏打電池115

6.6光電化學水解制氫116

6.7光電化學陰極保護118

第7章材料的電化學腐蝕與防護122

7.1電化學保護技術(shù)122

7.1.1陰極保護原理122

7.1.2陰極保護主要參數(shù)123

7.1.3陰極保護的實施124

7.2采油及集輸系統(tǒng)的典型腐蝕127

7.2.1腐蝕環(huán)境127

7.2.2硫化氫腐蝕128

7.2.3二氧化碳腐蝕133

7.2.4硫化氫/二氧化碳混合體系的腐蝕137

7.2.5超臨界CO2腐蝕139

7.3灘海及海洋油氣田中鋼鐵設(shè)備的典型腐蝕141

7.3.1腐蝕環(huán)境141

7.3.2灘涂區(qū)腐蝕141

7.3.3海洋大氣區(qū)腐蝕141

7.3.4浪花飛濺區(qū)腐蝕142

7.3.5海水潮汐區(qū)腐蝕142

7.3.6海水全浸區(qū)腐蝕143

7.3.7海底泥土區(qū)腐蝕143

7.3.8海水腐蝕144

7.4煉油設(shè)備的典型腐蝕144

7.4.1原油中的腐蝕介質(zhì)145

7.4.2硫酸露點腐蝕146

第8章電化學測試方法148

8.1穩(wěn)態(tài)極化曲線的測定148

8.1.1穩(wěn)態(tài)法的特點148

8.1.2穩(wěn)態(tài)極化測量的分類149

8.1.3測試系統(tǒng)149

8.1.4穩(wěn)態(tài)極化測量在腐蝕電化學研究中的應用151

8.2暫態(tài)測量技術(shù)152

8.2.1暫態(tài)法的特點152

8.2.2暫態(tài)測量技術(shù)的分類152

8.3交流阻抗測試技術(shù)157

8.3.1阻抗與導納157

8.3.2電化學阻抗譜的電學元件及等效電路158

8.3.3等效電路的優(yōu)缺點161

8.3.4電化學阻抗譜的測量及數(shù)據(jù)處理162

8.3.5電化學阻抗譜在腐蝕科學中的應用163

8.4電化學噪聲分析技術(shù)178

8.4.1電化學噪聲的特點178

8.4.2電化學噪聲測試原理179

8.4.3電化學噪聲測試技術(shù)183

8.4.4電化學噪聲測試應用184

8.5微區(qū)電化學測試技術(shù)184

8.5.1掃描振動電極技術(shù)185

8.5.2掃描開爾文探針測量技術(shù)186

8.5.3微區(qū)電化學阻抗技術(shù)187

8.5.4掃描電化學顯微鏡技術(shù)188

參考文獻190

貯氫材料本身具有一定的電化學催化功能，同時，所釋放出的氫也極易轉(zhuǎn)化成電能，因此可利用此功能開發(fā)二次電池。

根據(jù)電化學腐蝕原理，依靠外部電流的流入改變金屬的電位，從而降低金屬腐蝕速度的一種材料保護技

術(shù)。按照金屬電位變動的趨向，電化學保護分為陰極保護和陽極保護兩類。①陰極保護。通過降低金屬電位而達到保護目的的，稱為陰極保護。根據(jù)保護電流的來源，陰極保護有外加電流法和犧牲陽極法。外加電流法是由外部直流電源提供保護電流，電源的負極連接保護對象，正極連接輔助陽極，通過電解質(zhì)環(huán)境構(gòu)成電流回路。犧牲陽極法是依靠電位負于保護對象的金屬（犧牲陽極）自身消耗來提供保護電流，保護對象直接與犧牲陽極連接，在電解質(zhì)環(huán)境中構(gòu)成保護電流回路。陰極保護主要用于防止土壤、海水等中性介質(zhì)中的金屬腐蝕。②陽極保護。通過提高可鈍化金屬的電位使其進入鈍態(tài)而達到保護目的的，稱為陽極保護。陽極保護是利用陽極極化電流使金屬處于穩(wěn)定的鈍態(tài)，其保護系統(tǒng)類似于外加電流陰極保護系統(tǒng)，只是極化電流的方向相反。只有具有活化 - 鈍化轉(zhuǎn)變的腐蝕體系才能采用陽極保護技術(shù)，例如濃硫酸貯罐、氨水貯槽等。