电化学原理、方法和应用.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * 电化学原理、方法和应用 林海波 吉林大学化学学院 长春市解放大路2519号，130021 电话：8499221 E-mail:Lhb910@mail.jlu.edu.cn 第一章 绪论 §1 .1 电化学的研究对象 第一类导体：载流子是自由电子；第二类导体：载流子是正、负离子。 三个回路的导电机理不同：第一种回路是电工和电子学研究范畴；第二、三种回路，是 一种在电荷转移时不可避免地伴随有物质变化的体系，这种体系称为电化学体系。这就 是电化学研究的对象。两类导体界面上发生的氧化或还原反应称为电极反应。在电化学 体系中发生的、伴随有电荷转移的化学反应称为电化学反应。 ——电化学科学是研究电子导电相（金属、半导体）和离子导电相（溶液、熔盐、固体电解质）之间的界面上所发生的各种界面效应，即伴有电现象发生的化学反应的科学。——电化学研究的对象是： 第一类导体。属于物理学研究范畴，电化学只引用结论。 第二类导体。电解质溶液理论，经典电化学的重要研究领域。 两类导体界面性质及效应——现代电化学研究的主要内容 界面电化学 电子导电相和离子导电相 分析电化学 分子电化学 电化学能量转换 腐蚀、电沉积和表面处理 工业电化学和电化学工程 生物电化学 电化学广泛应用于能源、材料、环境等领域 §1 .2 电化学的发展简史 （1）Thermodynics period(18~19century) 1799年，伏打（Volta）电池，Calvani Cell 1800年，Nichoson, Carlisle: Volt piles 1807 Davi electrolysis(Na, K) 1824 欧姆定律 1833 Faraday 定律 1873 Gibbd定律 1880 Helmholtz 双电层概念 1887 Arrhenius 电离学说 1889 Nernst 电极电位公式 研究电解质理论和原电池热力学 （2）Kinetics period 1905 Tafel 公式 30s Butler-volmer equation 40s Фруцкн 50s Bockris, Parsons, Conway 形成了以研究电极反应速度及其影响因素为主要对象的电极过程动力学——现代电化学的主体 （3）Modern period ——非稳态传质过程动力学、表面转化步骤及复杂电极过程动力学理论方面和界面交流阻抗法、暂态测试方法、线性电位扫描法、旋转园盘电极系统等实验技术发展 ——surface technology, spectroscopic technology: Ultravoilet(UV),Infrared(IR), Raman, Mossbauer spectra, Electron Paramagnetic Resonance(EPR), Energy Photoelectron Spectra(EPS), X-ray diffraction(XRD), etc. ——ex-situ and in-situ Rotating Disc Electrode, Rotating Ring Disc Electrode, Cyclic Voltammetry, transient state technology, etc. ——New method, New system, New materials, New equipment(instrument) ——crossdiscipline (intersubject) development： photo-electrochemistry, semiconductor-electrochemistry, ioelectrochemistry, etc. quantum-electrochemistry, organic electrochemistry. solid physics and quantum mechanics —— production practice §1 .3 电化学应用 (1) Power sources ——the assembly transferred chemical energy to electric energy. Pb/H2SO4, Ni-Cd, Ag-Zn, Ni-MH, Li-ion, Fuel Cell. (2) Electrolysis ——It is the processes of chemical