现代电化学-第5章
电化学原理及应用智慧树知到课后章节答案2023年下北方民族大学
电化学原理及应用智慧树知到课后章节答案2023年下北方民族大学北方民族大学第一章测试1.电解池的正极对应于（）A:阴极 B:不确定 C:阳极答案:阳极2.影响离子运动速度的主要因素不包括:（）A:离子的本性 B:温度 C:溶剂黏度 D:溶液pH答案:溶液pH3.第一个化学电源是1799年由物理学家（）。
A:法拉第 B:伽伐尼 C:伏打答案:伏打4.电池放电时正极对应于（）。
A: 不确定 B:阳极 C:阴极答案:阳极5.目前电化学的测量方法有（）。
A:示差法 B: 稳态法 C:暂态法 D:补偿法答案: 稳态法;暂态法6.（）属于电化学研究范畴。
A:腐蚀 B:电解池 C:电池 D:磨损答案:腐蚀;电解池 ;电池7.石墨中能够导电的载流子是（）。
A:电子B: 等离子体 C:其余选项都不对D:离子答案:电子8.对电化学学科做出重大贡献的人物有（）A:塔菲尔 B:牛顿 C:法拉第 D: 能斯特答案:塔菲尔;法拉第; 能斯特9.现代电化学研究的主体对象是（）。
A:电极过程动力学 B: 电化学热力学 C:电解质溶液理论 D:其余选项都不对答案:电极过程动力学10.第一类导体的载流子是（）A:空穴 B:正离子 C:电子 D:负离子答案:空穴;电子第二章测试1.相间电位产生主要的原因是（）A:偶极子双电层 B:吸附双电层 C:离子双电层 D:表面电位答案:离子双电层2.最精确和合理的测量电池电动势的方法是 ( )A:电容法 B:补偿法 C:示差法 D:伏安法答案:补偿法3.伽伐尼电位差又称为（）A:化学位差 B:电化学位差 C:内电位差 D:外电位差答案:内电位差4.（）是可测可控的。
A:绝对电位 B:外电位 C:内电位 D:相对电位答案:外电位;相对电位5.所有的电极都能建立平衡电势。
A:对 B:错答案:错6.298 K时，电池反应H2(g)+1/2 O2 = H2O(g)的标准电池电动势为E1，那么电池反应2H2(g)+O2 = 2H2O(g) 所对应的电动势为E2（）A: E1=1/2E2 B: E1=E2 C:无法确定 D: E1=2E2答案: E1=E27.盐桥能（）消除液接电位。
电化学动力学
q M Cd E
• 表面张力对电极电势差的二 阶导数，可获得双电层电容。 而其一次导数将提供界面电 荷密度，这就是所谓的李普 曼方程： • 如果用相对电极电势代替 (42) 式中的金属电极 / 溶液界面 电势差，(Δ )～δ (EΔ ) 。 • 实际上，李普曼方程式就是 电毛细曲线的微分方程。
三、电极电势对电子转移步骤 活化能的影响
• 电子转移步骤（电化学反应步骤）系指反应物在电极/ 溶液界面得到电子或失去电子，从而还原或氧化成新 物质的过程。这一步骤包含了化学反应和电荷传递两 个内容，是整个电极过程的核心步骤。 • 在电子转移步骤中，两相界面间的双电层结构起着一 种特殊作用。 • 电极过程的其它步骤如物质的输送或均相化学转变虽 然也在电极/溶液界面附近，但都发生在远离双电层的 地方。 • 而电化学反应步骤则完全发生在双电层内部。因此， 在双电层中电势的分布及反应质点的状态肯定要显著 地影响电化学步骤的反应过程和速度。
• 上两式也可重新表示为,
k k ,0 exp nF / RT
k k , 0 expnF / RT
平衡态的一级反应
k O* k R*
• 这里[O]* 和[R]* 为O粒子和R 粒子在电极表面（OHP平面）
• 如果[O]*= [R]*，此时电 势为 θ ‘（称之为形式电 势）,
第一节 双电层理论及其对电化学反 应的影响
• 上述章节，并没有考虑电极反应界面的物理性质。而电化学热力学驱动
力和电极反应过程动力学都依赖于界面结构，这是由于各类电极反应都
发生在电极/溶液的界面上，界面的结构和性质对电极反应有很大影响。 当电极和溶液两相接触时，就会出现带电粒子或偶极子在界面层中的非 均匀分布。这个过程最初（即金属和溶液进行接触的一瞬间）是非等当 量离子的交换，结果两个接触相都获得了相反符号的过剩电荷密度，形 成了所谓的“双电层”。双电层结构对平衡电极电势值不起决定作用， 平衡电极电势是由相应电化学反应的自由能变化决定的。因而，双电层 结构在电极过程动力学中起着重要作用，包括在平衡条件下的离子交换 动力学，因为离子交换强度依赖于双电层结构。因此，双电层界面结构 理论是作为联系电极平衡和电极过程动力学（非平衡过程动力学）的中
现代电化学
不同扫速下伏安曲线的变化:
λ=1.0 eV, , k0 = 1 s-1 Scan rete: 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2, 10-1, 100 V/s
0.011 0.010 0.009 0.008 0.007
Scan rete: 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2, 10-1, 100, 101, 102 V/s
5.0x10
-9
Au
HOPG
0.0 -5.0x10
-9
× 0.5 0.583 0.65 0.75 0.85 0.95 1.00
-1.0x10 -0.8
-8
-0.4
0.0
0.4
0.8
Tip Bias / V
单组分的蛋白质分子的整流效率低. 单组分的蛋白质分子的整流效率低. α = 0.583
赵健伟, J.J. Davis, Colloids and Surfaces A. 2004 in press.
Simplest Description of Current
电流的表达:
a
eElectrode
×
b
Bridge
×
c
Acceptor
Current:
di = n(E,V) × Pt(E,x) × N(E,x) dC/dt = k × [A] × [B]
Molecular Reaction:
Description of electron transfer
…单组分蛋白质的分子整流 单组分蛋白质的分子整流
蛋白质电子传递 蛋白质的电学行为
i
?
HOPG
…单组分生物大分子二极管 单组分生物大分子二极管
电化学相关书籍
电化学相关书籍
电化学是研究电荷转移过程及与化学反应相结合的科学分支，具有广泛的应用领域，如电池、电解、电沉积、电化学传感器等。
以下是一些电化学相关的书籍推荐：
1.《电化学分析》（作者：李振国）：本书介绍了电化学分析的基本原理、电极反应、电化学分析方法等内容，适合作为电化学分析课程的教材。
2.《现代电化学》（作者：王永忠）：本书介绍了电化学基本理论、电化学催化、电化学能源、电化学传感器等内容，涵盖了电化学的多个分支领域。
3.《电化学功率源与电池》（作者：周小凡）：本书介绍了电化学功率源的基本原理、电化学能量转换、电化学节能技术等内容，适合对电池、电化学能源等领域感兴趣的读者阅读。
4.《电化学工程原理与应用》（作者：李德贵）：本书介绍了电化学反应的工程原理，以及在电化学反应中应用的电极材料、反应器设计等内容。
5.《电化学传感器技术》（作者：陈鑫华）：本书介绍了电化学传感器的基本原理、不同类型传感器的设计与制备、电化学传感器在环境监测、食品安全等领域的应用。
以上是一些经典的电化学相关书籍，读者可以根据自己的兴趣和需要选择适合自己的阅读材料。
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电化学原理
第 一 章 绪论
§1.1电化学科学的研究对象 §1.2电化学科学的发展简史 §1.3电化学科学涉及的领域 §1.4电化学科学的应用
§1.1 电化学科学的研究对象
• 研究对象： 电子导电回路 电解池回路 原电池回路
1、电子导电回路
• 自由电子跨越相界面 定向运动，不发生化 学变化。
• 第一类导体： 依靠自由电子导电 金属、合金、石墨
阴极上因为还原反应使电子贫乏，电位高，是 正极。
电流从正极流向负极。
电化学中：
发生氧化反应的电极称阳极
负极
正极
发生还原反应的电极称阴极
电极电位较高的电极是正极
电极电位较低的电极是负极
4、电化学科学的研究对象
电子导电相（物理学研究范畴） 离子导电相（经典电化学研究的领域） 界面效应（现代电化学研究内容）
二、电化学发展缓慢（20世纪上半叶） 电化学家企图用热力学方法解决一切电化学
问题，遭到失败。
三、电化学动力学发展（ 20世纪40年代）
弗鲁姆金等 析氢过程动力学
和双电层结构研究取得进展
格来亨
用滴汞电极研究两类导体界面
电化学动力学：研究电极反应速度及其影响因素
四、理论和实验技术突破性进展（ 20世纪60年代） 理论方面：非稳态传质过程动力学 表面转化步骤 复杂电极过程 实验技术方面：界面交流阻抗法 暂态测试方法 线性电位扫描法 旋转圆盘电极系统
对于溶液中的离子，其电化当量即该离子的摩尔质量 与其电荷数的比值，如1电化当量的Ag+=108g；1电化 当量的Al3+=27/3g。
§1.2 电化学科学的发展简史
一、电化学热力学发展（1799~1905）
1799 物理学家伏打发明第一个化学电源 1800 尼克松发明电解水 1833 法拉第定律发现 1870 亥姆荷茨提出双电层概念 1889 能斯特提出电极电位公式 1905 塔菲尔提出塔菲尔公式
电化学测量书籍
电化学测量书籍
以下是一些经典的电化学测量方面的书籍：
1. 《电化学分析方法》（Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications）- Allen J Bard, Larry R. Faulkner 这本书是电化学分析领域的经典教材，深入讲解了电化学基础理论和各种电化学测量方法，包括电化学法分析、介电强度、交流电位法等。
2. 《现代电化学》（Modern Electrochemistry）- John O'M. Bockris, Amulya K.N. Reddy
这本书是电化学领域的经典教材之一，对电化学基础理论和实验技术进行了全面详细的阐述，涵盖了电化学动力学、电化学过程的测量和分析等内容。
3. 《电化学测量教程》（Electrochemical Measurements）- John Newman, Karen E. Thomas-Alyea
这本书是电化学测量方面的教材，介绍了电化学测量的基本原理、实验技术和数据分析方法，内容涵盖了电化学电池、膜分析、电化学阻抗等方面。
4. 《电化学方法原理与实践》（Principles and Practice of Electrochemical Methods）- D.A. Jones
这本书详细介绍了电化学方法的原理和实践，包括电极过程、电解质溶液、电化学动力学、电位法测量等内容，适合电化学测量的初学者阅读。
这些书籍都是电化学测量领域的经典教材，对于理论知识和实验技术都有详细的介绍，适合从事电化学测量研究的学生和专业人士阅读。
电化学 host-概述说明以及解释
电化学host-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电化学是一门研究电流与化学变化之间关系的科学，它涵盖了电解过程、电池和电化学腐蚀等领域。
通过将化学反应与电流联系起来，电化学为我们提供了一种独特的方式来理解和控制化学变化。
在当前能源危机和环境问题日益严重的背景下，电化学在能源和环境领域有着重要的应用。
在能源方面，电化学被广泛应用于电池、燃料电池和太阳能电池等能量转换装置的研究和开发中。
这些电化学设备不仅能够提供可再生能源，还能有效地储存和利用能量，为可持续发展提供了重要支持。
在环境保护方面，电化学可以用于处理废水、废气和废物。
电化学方法能够通过电解反应将有毒有害物质转化为无害的产物，有效地减少了污染物的排放和对环境的损害。
同时，电化学还可以用于电解制氧和电解制氢等过程，为清洁能源的产生提供了可能。
本文将综述电化学的基本概念、电化学在能源领域的应用以及电化学在环境保护中的作用。
通过对这些内容的探讨，我们可以更好地理解电化学在现代社会中的重要性和潜力。
最后，我们将对电化学的未来发展进行展望，探讨其可能在能源和环境领域中的应用前景。
希望通过这篇文章的阐述，能够增进对电化学的认识，并推动电化学在解决能源和环境问题中的应用与发展。
1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了本篇文章的组织结构和各个章节的内容概要。
在本文中，我们将按照以下方式组织我们的讨论。
首先，在引言部分，我们将概述电化学的基本概念，并介绍本文的目的和结构。
然后，我们通过各个章节来详细探讨电化学在不同领域的应用。
正文部分将包括三个章节。
第一个章节是电化学的基本概念，我们将介绍电化学的定义、基本原理和相关术语。
这将为读者打下一个良好的基础，以便进一步了解电化学在能源领域和环境保护中的应用。
第二个章节将专门探讨电化学在能源领域的应用。
我们将重点介绍电化学储能技术，如锂离子电池和燃料电池，并讨论它们在可再生能源和电动交通中的作用。
我们还将介绍一些新兴的电化学能源技术，并讨论它们的潜在应用和挑战。
5现代加工技术-电加工技术
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
2、电火花加工速度和工具电极损耗速度 电火花加工时，工具和工件都有不同程度的电蚀 。单位时间工件的电蚀量称为加工速度，单位时间内 工具的电蚀量称为损耗速度。 （1）加工速度 通常用单位时间内工件体积蚀除量或质量蚀除量 表示。 电火花成形加工的加工速度分别为： 粗加工：200~1 000 mm³ /min 半精加工：20~100 mm³ /min 精加工10 mm³ /min以下
如图1所示。工件与工具都臵于流动工作液中 ，并分别与脉冲电源的正、负极相接。自动进给 调节装臵使工具与工件保持很小的放电间隙。通 过脉冲发生器，在一定条件下相对某一间隙最小 处或绝缘强度最低处击穿介质，使工具与工件间 产生脉冲放电现象。由于放电时间很短，且发生 在放电区的小点上，所以能量高度集中，放电区 的电流密度很大，引起金属材料的熔化或气化， 从而达到去除材料的目的，流动的工作液将腐蚀 掉的金属材料带离工作区，从而达到电火花加工 的目的。
现代设计与集成制造技术教育部重点实验室
5.2.6 发展动态
国外传统制造强国如美国、日本、德国等对此进行了 深入的研究，国内山东大学、清华大学、哈尔滨工业大学 、华中科技大学等对此进行相关的研究。 一般主要集中在放电电流、脉宽、脉间参数等对加工 效率和表面质量的影响。同时也对电火花技术进行改进研 究，如采用向工作液中通入一定的氧气，通过氧化反应产 生大量的热量，有利于工件材料的熔化或气化，并增加抛 出熔融物质的爆炸力，从而提高材料去除率； 也有些学者提出使工具电极作超声振动，振动可以改 善间隙中杂质的分布，有利于碎屑的排除，可以大幅度提 高加工速度。 发展了电火花镜面加工技术，通过在工作液中添加一 定浓度的硅、铝等微细粉末，以改变电火花放电状态，使 电火花加工表面的粗糙度显著降低，表面性能得到改善。
现代电化学分析测试方法
Pt(poly)
Pt(110)
2015-4-21 50
CV—Crystal Plane:
Pt in 0.5 M H2SO4
Pt(100)
Pt(111)
Pt(110)
2015-4-21
51
CV—Crystal Plane:
2015-4-21
34
2.2 LSV—Linear Sweep Voltammetry
O + ne-
R
Excitation Waveform
2015-4-21 35
LSV—Stripping
2015-4-21
36
2.3 CV—Cyclic Voltammetry
O+
ne
R
Excitation Waveform
2. 控制电位法
3. 控制电流法 4. 交流阻抗法
5. 光谱电化学方法 6. 量子电化学方法
2015-4-21
6
现代电化学测量方法—内容：
2015-4-21
7
电化学测试技术: 主要教学内容(应用化学专业)
• • • • • • • • • • 稳态极化曲线与动力学方程式 稳态极化曲线的测定 暂态法总论 控制电流暂态法 控制电位暂态法 交流阻抗法 电极与电解池 电化学测试中常见的电子线路 谱学电化学研究方法与电化学研究方法的发展趋势 电化学测试技术的应用示例
2015-4-21
30
2.1 Potential Step : (1)ChronoAmperometry
Including： Solid Phase formation （Nucleation ） Pb → PbO2
2015-4-21
现代电化学-第5章 电极反应动力学
G G 0 nF
G G nF 注：单电子转移步骤中 0.5所以又称为 对称系数。
0
19
二.交换电流密度
物理意义：平衡电位下氧化反应和还原反应 的绝对速度。
nF平 0 i nF KcO exp i RT
nF 平 i nF Kc R exp i RT 0
20
影响 i 大小的因素
• 与反应速度常数有关
• 与电极材料有关 • 与反应物质浓度有关 • 与温度有关
21
0
电化学反应动力学特性与
4
、 — 传递系数（Transmission coefficient）， 为小于1的正数。
能量
G 1 zF
G 1
G1
G1 zF
(Red)
(Ox)
zF
0o
x x
zF zF
0
5
Pt
e-(Fe2+(HOMO)) Pt e- (Pt) Fe3+(LUMO)
2.303RT lg ic zF
Tafel曲线
11 Butler-Volmer电极动力学公式（电极反应的电流-电势的关系式）
标准速率常数ko：电极（氧化还原）反应动力学难易程度 的量度。一个表征某一电极反应本质上 快与慢的物理量，与浓度无关。
不同的电极反应，标准速率常数的差别很大（10-9cm/s ~ 10cm/s）
传递系数：电极反应活化能垒对称性的量度。
0
0
2.3RT 2.3RT 0 log i log i nF nF 2.3RT 2.3RT 0 log i log i nF nF
现代电化学-第1章电化学基础
身边的电化学
手机、计算器、手提电脑、照相机、摄像机等的电池，汽车的蓄电池，燃料电池－化学电源，利用电化学原理制备的电化学品
电
*
煤气（CO）报警器，交警检测司机喝酒量的检测 器，糖尿病人监测血液中葡萄糖含量的检测仪－电 化学传感器 钢铁厂、纺织厂、化工厂、制药厂以及矿山 等排放废水中氰、砷的处理；生活污水，造纸 厂、印染厂、食品及酿酒厂废水中有机耗氧物的 处理，医院污水中病菌、病毒和寄生虫卵等致病 微生物的处理－环境电化学
*
材料科学与化学工程学院 王贵领
现代电化学
参考资料
电化学方法：原理和应用（第二版）：巴德等，2005
电化学原理（修订版）或（第三版）李荻
电极过程动力学导论（第三版），查全性，2002
*
第1章：电化学基础
1.1 什么是电化学
电化学是研究化学能和电能之间相互转化以及相关的 定律和规则的科学。 电化学是研究离子导体的物理化学性质以及电子导体 （金属、半导体）和离子导体（电解质溶液、熔盐、固 体电解质）之间的界面上所发生的各种伴有电现象的反 应过程的科学。
38岁的男子在一次袭击中脑部受伤，6年来，他的肢体一直没有做出过任何有意义的动作,美国韦尔－康奈尔医学院的尼古拉斯·希夫博士领导的研究小组在该男子的脑中植入了数个电极，通过开、关电极来进行一种深度脑刺激治疗，经过6个月治疗，他已经可以用短促但能听得见的声音讲话。
电化学在生物和医学中应用的突破
1.3 电化学基础
中国此次行动其实是为了寻找公海资源，而美国等媒体主要也是因为自己“没抢着”才有了对中国的这番横加指责。
对于国际公海中的资产其实是“谁先占到谁就拥有开采权”，形象地说，中国这次就是“家长为孩子找食儿”的行为，是为“80后”、“90后”开发寻找新资源矿产的行为。
现代电化学中的电子传输与离子传输
现代电化学中的电子传输与离子传输当谈及现代电化学的相关内容时，不可避免地要涉及到电子传输和离子传输这两个概念。
电子传输是指电流产生的过程，而离子传输则是指物质在电荷作用下的迁移。
这两个概念在电化学中的作用十分重要，因为电子传输和离子传输决定了一种物质的电化学特性，并且为各种电化学反应的发生提供了必要的条件。
一、电子传输电子传输是电流产生的过程，电流是电子流动的测量。
对于电化学体系来说，电子从一个电渊（电荷能）到另一个电渊（电荷能）的传递是一个重要的物理过程。
电化学体系可以分为两部分，即电子传输和离子传输。
其中，电子传输通常是通过导体完成的。
当物质被加热时，原子和分子会获得能量，电子也会获得能量。
如果这些电子具有足够的能量，它们会从较低能级的原子或分子跃迁到较高能级的原子或分子中。
在电化学反应中，电子传输通常是由电极上的电子完成的。
在极性为正的电极上，电子会从这个电极中流出（即被氧化），而在极性为负的电极上，电子会流入这个电极（即被还原）。
二、离子传输离子传输是指物质在电荷作用下的迁移。
在电化学体系中，这种物质是离子。
离子在电解质溶液中流动时，它们的传输是由电场和离子浓度梯度决定的。
在离子传输中，比较常用的参数是电导率，因为电导率与离子浓度成正比。
在电化学反应中，离子传输通常是由离子在电解质溶液中流动完成的。
当电解质溶液被电解时，正离子向负电极移动，负离子向正电极移动，这些离子的传输通常导致氧化还原反应的发生。
三、电子传输与离子传输的应用电子传输和离子传输是一些应用中不可或缺的物理过程。
在电池中，两个不同的金属与一种电解质有关。
在电池中，电子和离子传输的过程触发了反应，使两个金属中的一个被氧化另一个被还原。
这个过程产生了电能，可以用来推动一个电路。
电子传输和离子传输也可以在腐蚀、原子沉积、生产水的方法等领域中得到应用。
在腐蚀反应中，被腐蚀的金属电极被氧化，从而使传输的电子从这种金属电极中流出。
这个反应可以通过使用缓蚀剂来减小金属的腐蚀率来得到控制。
现代电化学与电池技术的发展
现代电化学与电池技术的发展随着科学技术水平的不断提升，电化学与电池技术在现代工业生产、能源利用等领域都得到了广泛的应用。
本文将从原理及应用两个方面，阐述现代电化学与电池技术的发展。
一、电化学原理电化学是研究电与化学相互作用的学科，它关注于原子分子的电荷转移过程和这种转移的电学特性。
电池是电化学能量的直接来源，是以化学反应为能源的器物。
常用的电池有干电池、蓄电池、锂离子电池等。
电池有一个标准电动势，可以用它来判断电池是否是一个电流源头。
其中，干电池是一种使用便利，存储简便的电池。
干电池是将阴、阳极（电极）插入电解质中，通过化学作用，将化学能转化为电能的装置。
蓄电池则是以化学反应把电能储存，并且容易充电。
锂离子电池是一种现代新型电池，具有高能量密度、轻量化等特点，应用范围广泛。
锂离子电池是一种典型的电化学储能产品，就目前而言，其应用在手机、笔记本电脑上较为常见。
二、电化学在现代工业中的应用1. 金属表面处理电化学在金属表面处理上应用比较广泛。
例如，电化学沉积、电化学抛光、电化学镀铬等工艺，都广泛应用于现代金属表面处理。
此外，电化学作为一种金属加工工艺，也在很多行业占了重要地位。
2. 电镀电镀是将材料表面涂上一层金属，以提升其电气、光学、化学等性能的加工工艺。
其应用领域涉及到了我们生活中的各个方面。
例如，家具上的金属配件，汽车的外壳，电子电器上的金属外壳等都是电镀的产品。
3. 能源储存作为一种现代新型电池，锂离子电池具有高能量密度、轻量化等特点，已经应用到了电动车、航空航天、智能家居等领域。
此外，太阳能电池、燃料电池等能源储存技术的发展，也为我们带来了无限可能。
三、电化学与电池技术的未来未来，电化学与电池技术将会助力于可持续发展，促进人类生产生活的全面发展。
电化学技术在金属材料加工领域还有很多的优化和提高的空间，未来它仍将在更多的场合得到应用。
另外，随着新能源和电动汽车的发展，电池技术将得到更广泛的应用。
电化学牺牲阳极的阴极保护法
电化学牺牲阳极的阴极保护法电化学牺牲阳极的阴极保护法，乍一听是不是觉得好像听不懂的高科技词汇？别急，今天咱们就来聊聊这个话题，带点轻松的语气，把复杂的技术搞得简单又有趣。
想象一下，你家的金属管道，年复一年被风吹日晒，水流冲刷，最终会被腐蚀成什么样子？一旦腐蚀了，管道就会漏水，甚至直接坏掉，得不偿失对吧？这时候，如果有一种方法可以让管道“不死”，甚至能把腐蚀引开，让它们继续坚强地活下去，那该多好！电化学牺牲阳极的阴极保护法，正是通过这种方式保护金属不受腐蚀侵害。
别看名字这么复杂，咱们把它拆开来看。
首先“电化学”是啥意思？简单来说，就是电和化学的结合。
你想想，腐蚀不就是金属在电解质中“自杀”吗？这时候电化学就派上了用场。
而牺牲阳极呢？说白了，就是“替死鬼”。
你是不是觉得牺牲这俩字很有戏？没错，就是这个意思！牺牲阳极会先受腐蚀，把坏事都揽到自己身上。
它在电化学反应中做了个“替代品”的角色，保护了其他重要的金属部分。
反正就是给其他部分挡住了“祸水”，自己先挂了，给管道“续命”。
你要问我，牺牲阳极咋就那么牛？好吧，咱从金属的电位来聊聊。
电化学上每种金属都有个“电位”，就是它在电场中的“身份地位”。
有的金属像铁那样，电位比较高，容易“挑事”，有的像锌、镁，它们的电位比较低，反而容易被腐蚀。
于是，在这种情况下，锌、镁这些金属就成了牺牲阳极的最佳人选。
当它们和铁、钢等管道连接时，锌和镁会抢着去腐蚀自己，结果管道里的铁、钢等就安然无恙。
你可以把它想象成一群“保镖”，它们为了保卫主子，拼命地跟敌人搏斗，最后自己“壮烈牺牲”了。
你看，牺牲阳极就这么简单又奇妙，像是一个“大无畏”的英雄，甘心为更重要的东西去“挡刀”。
这个保护方法其实并不新鲜，历史上早就有了。
从古代到现代，几乎所有需要防腐蚀的地方都会用到它。
比如船体、油气管道、电力设施等地方，没少用这个方法。
你可能会觉得，放一个锌或镁块去保护一个大铁管，怎么能起作用？其实原理可简单了。
电极过程动力学
潘牧 Panmu@
目
录
第一章 绪论 第二章 “电极/溶液”界面的基本性质 第三章 “电极/溶液”界面附近液相中的传质过程 第四章 电化学步骤的动力学 第五章 复杂电极反应与反应机理研究 第六章 交流阻抗方法 第七章 若干重要电极过程的反应机理与电化学催
I nFv nF dm
(1-1)
sdt
电极的极化
电极过程就是“极化”的过程 电极过程动力学就是 “极化”的过程动力学
电极过程动力学
“极化”产生的原因 “极化”程度 影响“极化”的因素
§2.1 研究“ 电极/溶液”界面性质的意 义
电极反应作为一种界面反应，是直接在“电极/溶液”界面上实现的。
（4）电化学应用。
§1.1 电极过程动力学的发展
电化学是在科学研究和生产实践中发展起来的，反过 来它又促进了生产力的发展。在化工、冶金、化学电 源、金属腐蚀和保护、电化学加工和电化学分析等工 业部门占有及其重要的地位。
近30年来，它在高新技术领域，如新能源、新材料、 微电子技术、生物化学等等方面也扮演重要角色。与 此同时，由于电化学理论与方法的发展，在与其他学 科边缘地域形成了融盐电化学、半导体电化学、催化 电化学、腐蚀电化学、金属电化学、生物电化学等新 兴学科。电化学应用已远远超出了化学领域，在国民 经济许多部门发挥了巨大作用。
§1.2 电池反应与电极过程
不论是电解池中的电化学反应，还是原电池中的电化学反应，习 惯上都称为电池反应。
电解池将外部电源供给的电能转变为电池反应的化学能，原电池 将电池反应产生的化学能转化为电能。
在“ 电极/溶液”界面上传递电子时，必然发生某一或某些组分 的氧化或还原。
不管是电极池还是原电池反应，至少包括两种电极过程—阳极过 程和阴极过程，以及液相中的传质过程。
电化学方法合成聚苯胺
电化学方法合成聚苯胺的研究摘要膜科学技术自50年代以来发展迅速，现已在工业、农业、医学等领域获得广泛应用。
就膜材料而言，有机膜发展最早，因其柔韧性好、成膜性能好、品种多等优点而获得大规模应用。
聚苯胺电致变色膜作为一种导b电聚合物材料，具有易合成、均相、性质均一、能牢固附着在支持物上等优点具有广阔的市场应用前景。
本文利用循环伏安法，采用三电极体系，研究在碳布电极表面合成聚苯胺膜。
本实验考查了苯胺单体浓度、溶液酸度、质子酸类型、线性扫描速率、扫描圈数等对合成聚苯胺膜的影响规律。
实验发现聚苯胺的电化学氧化过程是一个自催化过程。
镀液中苯胺单体浓度越大对成膜越有利，但是受苯胺的溶解度影响，镀液中的硫酸与苯胺的浓度比应大于1 : 1。
另外降低扫描速率，适当增加扫描圈数有利于聚苯胺膜的形成，最佳扫描速率为25mv/s。
聚苯胺的电化学活性明显依赖于质子化的程度，在苯胺与硫酸组成的镀液中，H2SO4浓度越大，膜的氧化还原可逆性越大，聚苯胺的自催化效应越强，质子酸中硫酸对聚苯胺的电化学生成的促进作用最大。
关键词：聚苯胺，循环伏安，影响规律AbstractThe technology of film science has developed rapidly since the 1950s. It is widely used in industry, agriculture, medicine and other fields. The organic film was developed first. It is well applied in many filds because of its flexibility, film-forming properties, and has many kinds of product. The electrochromic display film of polyaniline is one of electronically conducting polymers, it has a broad market prospect because it is easily synthesized, character uniform and can be firmly attached to the substrates. The work studied synthesis of polyaniline film on carbon cloth with three elctrodes by means of cyclic voltammograms.Synthesis of polyaniline films on carbon cloth are related to aniline concentration, solution acidity, bronsted acid type, linear scan rate and scanning numbers etc. It was found that the polyaniline electrochemical oxidation process is a self-catalytic process. It was found the higher the aniline concentration is, the esaier polyaniline synthesize is, because of the solubility of aniline in the water, sulfuric acid and aniline should be more than 1: 1 in concentration. Furthermore it was favorable to synthesize polyaniline films when reduce scan rate and increase the numbers of scanning appropriately, and the best scan rate is 25 mv/s. The activity of polyaniline films was significantly depended on the extent of the proton, in the solution of aniline and sulfuric acid bath, the greater the H2SO4concentration is, the greater the film’s redox reversible is, the stronger the self-catalytic effect is ,and sulfuric acid can promote the speed of synthesis ofpolyaniline on the carbon cloth.Key words: polyaniline，cyclic voltammograms，effect rules目录摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (6)1.1引言 (6)1.2聚苯胺的结构、颜色和导电性 (7)1.3聚苯胺的应用 (8)1.3.1 在金属防腐上的应用 (8)1.3.2 在电池方面的应用 (9)1.3.3 在导电纤维上的应用 (9)1.3.4 在电磁屏蔽材料方面的应用 (10)1.3.5 在抗静电方面的应用 (10)1.3.6 在其它方面的应用 (11)1.4聚苯胺的合成方法 (11)1.4.1 化学方法 (11)1.4.3 微乳液聚合 (12)1.4.4 电化学方法 (13)1.5循环伏安法 (16)1.6本论文的工作 (18)第二章实验部分 (18)2.1实验装置与仪器 (18)2.2化学试剂 (19)2.3实验步骤 (19)2.3.1 碳纤维电极预处理 (19)2.3.2 溶液配制 (20)2.3.3 聚苯胺膜的电化学制备 (20)第三章结果与讨论 (21)3.1苯胺单体浓度对成膜的影响 (21)3.2循环伏安扫描圈数对成膜的影响 (23)3.3循环伏安扫描速率对成膜的影响 (25)3.4酸度对聚苯胺在电极表面成膜的影响 (26)3.5质子酸类型对成膜的影响 (28)3.6聚苯胺膜在碳布表面形貌观察 (29)第四章结论 (31)参考文献 (32)致谢 (35)第一章绪论1.1 引言材料科学已经成为21世纪的前沿科学，材料科学的发展对许多科学领域的发展都有促进作用。
现代电化学-第2章
0
ne 0
0
ne
+ne
ne
-(+ n e )
14
• 电化学位：
nF nF
∴两相接触时，带电粒子在两相中建立平 衡的条件为： B A或 i i i 0
15
2.1.6 相间的电势差种类
1. 外部电势差： = - ，又称Volta电势
2.1.7 金属接触电势
+ 由于不同金属对电子的亲和能不同，因此在不同 + 的金属相中电子的电化学势不相等，电子逸出金 + 属相的难易程度（电子逸出功-We-）也就不相同。 + + + + +
在电子逸出功高的金属相中，电子比较难逸出。 -低 We-高 We 当两种金属相互接触时，由于电子逸出功不 等，相互逸入的电子数目将不相等，导致在界面 层形成了一侧有过剩的负电荷，一侧有过剩的正 电荷，构成双电层；在电子逸出功高的金属相一 侧电子过剩．带负电；在电子逸出功低的金属相 一侧电子缺乏，带正电。这一相间双电层的电位 差就是金属接触电 位。 18
或
A i
i
0
6
• 带电粒子：
W2
W1
W2
W1
将单位正电荷从无穷远处移至实物相内部所做的功
7
• 将单位正电荷e从无穷远处移至离良导体球体M104~10-5cm处，电荷与球体之间只有长程力（库仑 力）作用：
W1
• 从10-4~10-5cm处越过表面层到达M相内：界面短 程力做功：
电池反应可逆(电极反应可逆) —满足化学可逆性
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电池：