电极过程动力学理论和方法
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步骤 (4) 反应产物在电极表面上或表面附近的液层中进行“反应后的
转化过程”── “随后的”表面转化步骤 (5a) 反应产物生成新相──生成新相步骤 (5b)反应产物从电极表面向溶液中或向电极内部传递── 电解
质相中的传质步骤(有时反应产物也可能向电极内部扩散)
gas outlet
gas
gas
outlet W E inlet
一、 绪论
1、电极过程动力学的发展
电极过程-----指在电子导体与离子导体二者间的界面 上进行的过程，包括电化学反应器中的 过程，也包括并非在电化学反应器中进 行的一些过程。
发展历史-----20世纪40年代形成 苏联弗鲁姆金学派
（双电层结构和各类吸附现象对反应速度的影响）
50年代快速发展（成熟期）
1992
国内外主要期刊
电化学 厦门大学主办，1995年创刊 电池 全国干电池工业科技情报站、湖南轻工研究所主办，1971年创刊 电源技术 中国电子科技集团公司第十八研究所主办， 1977年创刊 物理化学学报 中国化学会主办 Electrochimica Acta 《电化学学报》 ，英国，1959年创刊，ISE会刊 Electrochemistry Communications 《电化学通讯》，瑞士，由Electrochimica Acta 分出
O ' 化 学 O s物 质 O b
反 应 传 输
O a d s
n e -
R a d s
化 学 物 质
R ' 反 应 R s传 输 R b
电极过程的单元步骤：
(1) 反应粒子向电极表面传递──电解质相中的传质步骤 (2) 反应粒子在电极表面上或表面附近的液层中进行“反应前 的
转化过程” ──“前置的”表面转化步骤 (3) 在电极表面上得到或失去电子，生成反应产物──电化学
RE(Hg/HgO)
CE(Pt foil)
glass frit
三电极研究体系
4、电极过程的主要特征
电极的作用:(1)导电介质； (2)反应活性点
电极反应的基本动力学规律 (1)影响异相催化反应的一般规律 (2)表面电场对电极反应速度的影响
5、研究电极过程动力学的目的
弄清影响电极反应速度的各种基本因素，从而实现对电 极反应方向和速度的控制。主要有以下三方面： （1）弄清整个电极反应的历程 （2）找出决定整个电极反应速度的控制步骤（混合区？） （3）测定控制步骤的动力学参数及其他步骤的热力学平衡常数
二、“电极/溶液”界面的基本性 质
1、研究“电极/溶液”界面性质的意义 2、不同电极表面电化学活性存在差异：
（1）电极材料的化学性质和表面状况对电极反应活 化能有很大影响（化学因素）；
（2） “电极/溶液”界面上的电场强度对电化学反 应活化能有很大影响（电场因素）。
本节主要讨论“电极/溶液”界面的电性质，即电极和溶 液两相间的电势差和界面层中的电势分布情况
（Volta电势） （Galvani电势） i ii
•两孤立相（不发生相间粒子转移）间电势只与其
荷电状态及所在位置的电势有关
•存在相间粒子转移的情况 当相间达到平衡后，对所有能在两相（、相）间 转移的粒子均有
主要发表电化学科学领域的创新性成果的简报，发表速度较快。 International Journal of Hydrogen Energy《国际氢能杂志》，英国 Journal of Applied Electrochemistry 《应用电化学杂志》 ，英国 Electrochemical and Solid-State Letters 《电化学和固态快报》，美国 Journal of The Electrochemical Society 《电化学协会杂志》 ，美国 Journal of Solid State Electrochemistry 《固态电化学杂志》 ，德国 Journal of Power Sources《电源杂志》瑞士。刊载电化学能源系统的研究论文 Corrosion Science《腐蚀科学》，英国 其他：Electrochemistry, New Materials for Electrochemical System
电极过程动力学理论和方法
授课计划
电化学基础理论部分
“电极/溶液”界面性质、传质过程、电化 学步骤动力学及反应机理
应用电化学部分
某些重要的电催化过程、金属电极过程及 固态化合物电极活性材料电化学
电化学研究方法
以暂态电化学技术为主
主要参考书目
电极过程动力学导论（3rd Edition) 查全性等著， 科学出版社，2002 电化学方法、原理及应用 (美)巴德，福克纳著 谷林瑛等译，化学工业出版社，
3、相间电势和电极电势
W2
(a)
W1 ∞
W1 ze0 （为外部电势）
10-4~10-5cm
W2
W1W2
(b)
W1 ∞
ze0
（ 为内部电势，为表面电势）
将试验电荷自无穷远处移
至实物内部时所作的功 电化学势 W 1 W 2 z0 ( e)
相间电势差：
1、外部电势差 2、内部电势差 3、电化学势差
1986 电化学原理(修订版) 李荻 主编，北就航空航天大学出版社，1999 电化学研究方法 田昭武著，科学出版社，1984 电化学和电分析化学(美)F.ANSON 讲授，黄慰曾等译，北京大学出版社，1983 Transient Techniques in Electrochemistry D.D. MACDONALD, Plenum Press,1981 电化学测定方法 陈震、姚建年译，北京大学出版社，1995 电化学测试技术 刘永辉编著，北京航空学院出版社，1987 电化学中的仪器方法(英)南安普顿电化学小组编 柳厚田等译，复旦大学出版社，
（主要归因于电化学实验技术的发展，尤其是快速 暂态方法的建立）
2、电池反应与电极过程
a,平
阳极极化曲线
c,平
阴极极化曲线
V槽
V端
c,平
阴极极化曲线
a,平
阳极极化曲线
0 (a)电解池极化曲线 i
Baidu Nhomakorabea
0 (b)原电池极化曲线
i
电解池和原电池的阴阳极极化
3、电极过程的基本历程
电 极 电 极 表 面 区 溶 液 本 体
转化过程”── “随后的”表面转化步骤 (5a) 反应产物生成新相──生成新相步骤 (5b)反应产物从电极表面向溶液中或向电极内部传递── 电解
质相中的传质步骤(有时反应产物也可能向电极内部扩散)
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一、 绪论
1、电极过程动力学的发展
电极过程-----指在电子导体与离子导体二者间的界面 上进行的过程，包括电化学反应器中的 过程，也包括并非在电化学反应器中进 行的一些过程。
发展历史-----20世纪40年代形成 苏联弗鲁姆金学派
（双电层结构和各类吸附现象对反应速度的影响）
50年代快速发展（成熟期）
1992
国内外主要期刊
电化学 厦门大学主办，1995年创刊 电池 全国干电池工业科技情报站、湖南轻工研究所主办，1971年创刊 电源技术 中国电子科技集团公司第十八研究所主办， 1977年创刊 物理化学学报 中国化学会主办 Electrochimica Acta 《电化学学报》 ，英国，1959年创刊，ISE会刊 Electrochemistry Communications 《电化学通讯》，瑞士，由Electrochimica Acta 分出
O ' 化 学 O s物 质 O b
反 应 传 输
O a d s
n e -
R a d s
化 学 物 质
R ' 反 应 R s传 输 R b
电极过程的单元步骤：
(1) 反应粒子向电极表面传递──电解质相中的传质步骤 (2) 反应粒子在电极表面上或表面附近的液层中进行“反应前 的
转化过程” ──“前置的”表面转化步骤 (3) 在电极表面上得到或失去电子，生成反应产物──电化学
RE(Hg/HgO)
CE(Pt foil)
glass frit
三电极研究体系
4、电极过程的主要特征
电极的作用:(1)导电介质； (2)反应活性点
电极反应的基本动力学规律 (1)影响异相催化反应的一般规律 (2)表面电场对电极反应速度的影响
5、研究电极过程动力学的目的
弄清影响电极反应速度的各种基本因素，从而实现对电 极反应方向和速度的控制。主要有以下三方面： （1）弄清整个电极反应的历程 （2）找出决定整个电极反应速度的控制步骤（混合区？） （3）测定控制步骤的动力学参数及其他步骤的热力学平衡常数
二、“电极/溶液”界面的基本性 质
1、研究“电极/溶液”界面性质的意义 2、不同电极表面电化学活性存在差异：
（1）电极材料的化学性质和表面状况对电极反应活 化能有很大影响（化学因素）；
（2） “电极/溶液”界面上的电场强度对电化学反 应活化能有很大影响（电场因素）。
本节主要讨论“电极/溶液”界面的电性质，即电极和溶 液两相间的电势差和界面层中的电势分布情况
（Volta电势） （Galvani电势） i ii
•两孤立相（不发生相间粒子转移）间电势只与其
荷电状态及所在位置的电势有关
•存在相间粒子转移的情况 当相间达到平衡后，对所有能在两相（、相）间 转移的粒子均有
主要发表电化学科学领域的创新性成果的简报，发表速度较快。 International Journal of Hydrogen Energy《国际氢能杂志》，英国 Journal of Applied Electrochemistry 《应用电化学杂志》 ，英国 Electrochemical and Solid-State Letters 《电化学和固态快报》，美国 Journal of The Electrochemical Society 《电化学协会杂志》 ，美国 Journal of Solid State Electrochemistry 《固态电化学杂志》 ，德国 Journal of Power Sources《电源杂志》瑞士。刊载电化学能源系统的研究论文 Corrosion Science《腐蚀科学》，英国 其他：Electrochemistry, New Materials for Electrochemical System
电极过程动力学理论和方法
授课计划
电化学基础理论部分
“电极/溶液”界面性质、传质过程、电化 学步骤动力学及反应机理
应用电化学部分
某些重要的电催化过程、金属电极过程及 固态化合物电极活性材料电化学
电化学研究方法
以暂态电化学技术为主
主要参考书目
电极过程动力学导论（3rd Edition) 查全性等著， 科学出版社，2002 电化学方法、原理及应用 (美)巴德，福克纳著 谷林瑛等译，化学工业出版社，
3、相间电势和电极电势
W2
(a)
W1 ∞
W1 ze0 （为外部电势）
10-4~10-5cm
W2
W1W2
(b)
W1 ∞
ze0
（ 为内部电势，为表面电势）
将试验电荷自无穷远处移
至实物内部时所作的功 电化学势 W 1 W 2 z0 ( e)
相间电势差：
1、外部电势差 2、内部电势差 3、电化学势差
1986 电化学原理(修订版) 李荻 主编，北就航空航天大学出版社，1999 电化学研究方法 田昭武著，科学出版社，1984 电化学和电分析化学(美)F.ANSON 讲授，黄慰曾等译，北京大学出版社，1983 Transient Techniques in Electrochemistry D.D. MACDONALD, Plenum Press,1981 电化学测定方法 陈震、姚建年译，北京大学出版社，1995 电化学测试技术 刘永辉编著，北京航空学院出版社，1987 电化学中的仪器方法(英)南安普顿电化学小组编 柳厚田等译，复旦大学出版社，
（主要归因于电化学实验技术的发展，尤其是快速 暂态方法的建立）
2、电池反应与电极过程
a,平
阳极极化曲线
c,平
阴极极化曲线
V槽
V端
c,平
阴极极化曲线
a,平
阳极极化曲线
0 (a)电解池极化曲线 i
Baidu Nhomakorabea
0 (b)原电池极化曲线
i
电解池和原电池的阴阳极极化
3、电极过程的基本历程
电 极 电 极 表 面 区 溶 液 本 体