本書(shū)為WileyVCH公司出版的經(jīng)典教科書(shū)《電化學(xué)》第二版。為了將現(xiàn)代電化學(xué)的概貌和前沿呈現(xiàn)給讀者,作者對(duì)原著第一版進(jìn)行了全面和徹底的更新。本書(shū)介紹了物理化學(xué)的基本概念及其在不同科研領(lǐng)域中的延伸和拓展，例如半導(dǎo)體、生物電化學(xué)、電催化、新溶劑和新材料、新的理論研究方法以及電化學(xué)振蕩體系等。貫穿本書(shū)的中心思想是突出電化學(xué)在當(dāng)代工業(yè)中的最新應(yīng)用，例如燃料電池、鋰電池、超級(jí)電容器和實(shí)用型電催化劑等。
  本書(shū)全面而深入地介紹了電化學(xué)的各種研究方法，包括傳統(tǒng)的電化學(xué)技術(shù)以及現(xiàn)代的光學(xué)、譜學(xué)、質(zhì)譜和掃描探測(cè)技術(shù)。因此，本書(shū)可以作為化學(xué)、化工、材料學(xué)和物理學(xué)專業(yè)學(xué)生和科研工作者的參考資料。

《電化學(xué)》(原著第2版)》是由德國(guó)電化學(xué)家Vielstich教授在電化學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域四十多年的教育和科研工作基礎(chǔ)上編寫(xiě)而成，被譽(yù)為今電化學(xué)學(xué)科的最新著作和經(jīng)典著作，也是電化學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域（包括能源、材料和生命等領(lǐng)域）科研工作者極佳的參考書(shū)。

  本書(shū)為英文原著“Electrochemistry”第二版的中文翻譯稿。原著第一版于1998年由WileyVCH公司出版, 內(nèi)容涉及了電化學(xué)基本概念、基本原理與研究方法、電催化、固體電解質(zhì)、工業(yè)電化學(xué)過(guò)程、化學(xué)電源以及電分析等十分廣泛的領(lǐng)域。2008年,原作者根據(jù)第一版發(fā)行后讀者的意見(jiàn)并結(jié)合電化學(xué)近年來(lái)的飛速發(fā)展，對(duì)許多章節(jié)進(jìn)行了重新撰寫(xiě)而出版了該書(shū)的第二版，基本涵蓋當(dāng)前國(guó)際電化學(xué)最前沿發(fā)展的狀況，例如譜學(xué)電化學(xué)、電分析、現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)、化學(xué)電源/燃料電池、微/納米技術(shù)等。本書(shū)最大的特點(diǎn)是簡(jiǎn)明扼要又通俗易懂地介紹了電化學(xué)的基本概念、基本原理和研究方法；在介紹電化學(xué)的有關(guān)應(yīng)用時(shí)將著重點(diǎn)放在人們普遍關(guān)注的能源技術(shù)應(yīng)用方面, 不但深入淺出地將電化學(xué)的基本原理和方法貫穿其中，而且引用了很多最新的研究成果。可以幫助讀者在掌握電化學(xué)的基本方法和原理的同時(shí),又能了解到電化學(xué)領(lǐng)域的近期研究熱點(diǎn), 在國(guó)際電化學(xué)界很受歡迎。該書(shū)對(duì)大學(xué)三、四年級(jí)本科生或研究生以及電化學(xué)專業(yè)研究人員來(lái)說(shuō),是一本很好的電化學(xué)教材和參考書(shū)。
  受原作者之一，德國(guó)電化學(xué)界的資深專家Vielstich教授的邀請(qǐng), 我們從2006年秋季開(kāi)始翻譯原著的第一版，本書(shū)的翻譯過(guò)程中,Vielstich教授等又對(duì)原著第一版進(jìn)行了進(jìn)一步的修改和擴(kuò)展，我們又根據(jù)修訂的第二版進(jìn)行了重新審議。譯者在翻譯過(guò)程中遇到的一些不明之處或有不同意見(jiàn)之處都及時(shí)與Vielstich教授進(jìn)行討論和交流，以保證譯稿的準(zhǔn)確性,在此譯者謹(jǐn)向Vielstich教授致以誠(chéng)摯的謝意。但由于我們水平有限，書(shū)中難免會(huì)有疏漏之處，歡迎各位讀者提出寶貴意見(jiàn)和建議。
  本譯著第一、二章由南京大學(xué)的夏興華教授，第三至十章由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳艷霞和蔡俊分別負(fù)責(zé)翻譯，蔡俊還負(fù)責(zé)了第三至十章全部插圖的繪制和中文標(biāo)注工作。日本北海道大學(xué)催化研究中心的葉深準(zhǔn)教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的王文樓副教授以及譜學(xué)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的全體同學(xué)認(rèn)真、仔細(xì)地閱讀了本譯著的初稿，并提出了寶貴的修改意見(jiàn)，在此對(duì)他們致以誠(chéng)摯的謝意。本書(shū)的責(zé)任編輯等工作人員為提高本書(shū)的編輯出版質(zhì)量做出了大量細(xì)致的工作, 在此譯者也對(duì)他們的支持和努力表示衷心的感謝。
譯者
二○○九年九月

書(shū)中采用的符號(hào)和單位
第1章基礎(chǔ)、定義和概念1
11離子、電解質(zhì)和電荷的量子化1
12電化學(xué)池中從電子導(dǎo)電到離子導(dǎo)電的轉(zhuǎn)換2
13電解池與原電池：分解電勢(shì)與電動(dòng)勢(shì)(emf)4
14法拉第定律5
15量度單位制7
參考文獻(xiàn)9
第2章電導(dǎo)率和離子間的相互作用10
21電解質(zhì)基礎(chǔ)10
211電解質(zhì)導(dǎo)電的基本概念10
212電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的測(cè)量11
213電導(dǎo)率14
214電導(dǎo)率值15
22電解質(zhì)電導(dǎo)率的經(jīng)驗(yàn)定律16
221電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系16
222摩爾電導(dǎo)率和當(dāng)量電導(dǎo)率16
223科爾勞施定律和強(qiáng)電解質(zhì)極限電導(dǎo)率的測(cè)定17
224自由離子獨(dú)立遷移定律和弱電解質(zhì)摩爾電導(dǎo)率的測(cè)定19
23離子遷移率和希托夫傳輸20
231遷移數(shù)以及離子極限電導(dǎo)的測(cè)定20
232離子遷移數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定22
233遷移數(shù)和離子極限電導(dǎo)的數(shù)值23
234離子水化作用23
235質(zhì)子異常的電導(dǎo)率，H3O+的結(jié)構(gòu)和質(zhì)子水合數(shù)25
236離子遷移速率和離子半徑的測(cè)定：瓦爾登法則27
24電解質(zhì)電導(dǎo)理論(稀電解質(zhì)溶液的德拜休克爾昂薩格理論)28
241模型描述：離子氛、弛豫效應(yīng)和電泳效應(yīng)28
242計(jì)算中心離子和離子氛產(chǎn)生的電勢(shì)：離子強(qiáng)度、離子半徑和離子云29
243適用于稀電解質(zhì)溶液電導(dǎo)的德拜昂薩格方程32
244交流電場(chǎng)和強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)電解質(zhì)電導(dǎo)的影響34
25電化學(xué)中的活度概念34
251活度系數(shù)34
252計(jì)算濃度依賴的活度系數(shù)35
253濃電解質(zhì)溶液的活度系數(shù)38
26弱電解質(zhì)性質(zhì)46
261奧斯特瓦爾德稀釋定律46
262電離受電場(chǎng)的影響48
27pH值的定義和緩沖溶液48
28非水溶液51
281非水溶劑中的離子溶化作用51
282非水溶液電解質(zhì)的電導(dǎo)率52
283含質(zhì)子非水溶液的pH標(biāo)度53
29電導(dǎo)率測(cè)量的應(yīng)用54
291水的離子積的測(cè)定54
292難溶鹽溶度積的測(cè)定55
293難溶鹽溶解熱的測(cè)定55
294弱電解質(zhì)熱力學(xué)電離平衡常數(shù)的測(cè)定55
295電導(dǎo)滴定原理56
參考文獻(xiàn)57
第3章電極電勢(shì)和相邊界的雙電層結(jié)構(gòu)58
31電極電勢(shì)及其與濃度、氣體壓力和溫度的關(guān)系58
311電池的電動(dòng)勢(shì)和化學(xué)反應(yīng)的最大可用能量58
312電極電勢(shì)的本質(zhì)，Galvanic電勢(shì)差和電化學(xué)勢(shì)59
313電極電勢(shì)以及金屬與含該金屬離子的溶液間的平衡電勢(shì)差的計(jì)算——Nernst方程61
314氧化還原電極的Nernst方程61
315氣體電極的Nernst方程63
316電極電勢(shì)和電池電動(dòng)勢(shì)的測(cè)定63
317原電池的示意表示64
318從熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算電池的電動(dòng)勢(shì)66
319電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系67
3110電池電動(dòng)勢(shì)與壓力的關(guān)系——水溶液電解時(shí)的殘余電流68
3111參比電極與電化學(xué)序列70
3112第二類參比電極73
3113非水溶劑中的電化學(xué)序列76
3114非水溶劑的參比電極以及工作的電勢(shì)范圍78
32液接電勢(shì)78
321液接電勢(shì)的起源78
322擴(kuò)散電勢(shì)的計(jì)算80
323有或沒(méi)有遷移的濃差電池81
324Henderson方程82
325擴(kuò)散電勢(shì)的消除83
33膜電勢(shì)84
34雙電層和電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)86
341Helmholtz和擴(kuò)散雙電層：Zeta電勢(shì)86
342離子、偶極和中性分子的吸附——零電荷電勢(shì)89
343雙電層電容89
344電化學(xué)雙電層的一些數(shù)據(jù)91
345電毛細(xì)現(xiàn)象92
346電動(dòng)力學(xué)效應(yīng)——電泳、電滲析、Dorn效應(yīng)以及離子流電壓94
347雙電層的理論研究96
35半導(dǎo)體電極的電勢(shì)及相邊界行為98
351金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體98
352半導(dǎo)體電極的電化學(xué)平衡101
36電勢(shì)差測(cè)量的應(yīng)用102
361標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)與平均活度系數(shù)的測(cè)定102
362難溶鹽的溶度積104
363水的離子積的確定104
364弱酸的解離常數(shù)105
365熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)(ΔrG0、ΔrH0和ΔrS0)以及化學(xué)反應(yīng)相應(yīng)的平衡常數(shù)的確定106
366用氫電極來(lái)測(cè)量pH值107
367用玻璃電極測(cè)量pH值110
368電勢(shì)滴定的原理113
參考文獻(xiàn)114
第4章電勢(shì)與電流115
41流過(guò)電流時(shí)的電池電壓與電極電勢(shì)的概述115
411超電勢(shì)的概念117
412超電勢(shì)的測(cè)量：?jiǎn)坞姌O的電流電勢(shì)曲線117
42伏安曲線中的電荷轉(zhuǎn)移區(qū)118
421借助Arrhenius方程來(lái)理解電荷轉(zhuǎn)移控制下的電流電勢(shì)曲線119
422交換電流密度j0與不對(duì)稱因子β的意義122
423交換電流密度與濃度的關(guān)系124
424涉及多電子連續(xù)轉(zhuǎn)移的電極反應(yīng)125
425偶合化學(xué)平衡的電荷轉(zhuǎn)移：電化學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)127
426有關(guān)電荷轉(zhuǎn)移問(wèn)題的進(jìn)一步理論考慮133
427活化參數(shù)的確定以及電化學(xué)反應(yīng)與溫度的關(guān)系136
43濃差超電勢(shì)——物質(zhì)的傳質(zhì)對(duì)伏安曲線的影響137
431濃差超電勢(shì)與ButlerVolmer方程式的關(guān)系138
432擴(kuò)散超電勢(shì)與擴(kuò)散層138
433在恒電勢(shì)和恒定表面濃度cs下的電流時(shí)間關(guān)系140
434在恒電流條件下的電勢(shì)時(shí)間關(guān)系：恒電流電解法141
435對(duì)流傳質(zhì)與旋轉(zhuǎn)電極142
436通過(guò)電遷移的傳質(zhì)過(guò)程：NernstPlank方程147
437球形擴(kuò)散147
438微電極149
44同時(shí)發(fā)生的化學(xué)過(guò)程對(duì)伏安曲線的影響151
441反應(yīng)超電勢(shì)、反應(yīng)極限電流和反應(yīng)層厚度151
45吸附過(guò)程154
451吸附等溫線的幾種形式154
452吸附焓和Pauling公式156
453電流電勢(shì)行為和吸附極限電流157
454交換電流密度與吸附焓的關(guān)系，火山曲線158
46電化學(xué)結(jié)晶金屬的沉積與溶解158
461金屬沉積的簡(jiǎn)單模型159
462螺旋位錯(cuò)存在下的晶體生長(zhǎng)162
463欠電勢(shì)沉積163
464金屬溶解與鈍化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)164
465電化學(xué)材料科學(xué)與電化學(xué)表面技術(shù)166
47混合電極與腐蝕168
471酸腐蝕的機(jī)理168
472氧腐蝕169
473電勢(shì)pH值關(guān)系圖(Pourbaix圖)170
474腐蝕防護(hù)171
48半導(dǎo)體電極上的電流173
481半導(dǎo)體上的光效應(yīng)174
482光電化學(xué)175
483光伏電池176
484太陽(yáng)光能的捕獲利用177
485利用光電化學(xué)技術(shù)消毒179
49生物電化學(xué)180
491一種典型的氧化還原酶：葡萄糖氧化酶的生物電化學(xué)181
492幾種生化物質(zhì)的電化學(xué)研究182
參考文獻(xiàn)186
第5章電極/電解液界面的研究方法190
51穩(wěn)態(tài)伏安曲線的測(cè)量190
511恒電位儀190
512利用電勢(shì)階躍法測(cè)量反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)191
513有效控制傳質(zhì)條件下的測(cè)量192
514利用湍流對(duì)快速反應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)測(cè)量194
52準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法196
521循環(huán)伏安法：研究電極吸附和電極過(guò)程的電化學(xué)譜學(xué)法197
522交流(AC)測(cè)量法209
53研究電極表面吸附層的電化學(xué)方法219
531測(cè)量流過(guò)的電量220
532電容的測(cè)量221
54譜學(xué)電化學(xué)及其他非經(jīng)典研究方法222
541序言222
542紅外譜學(xué)電化學(xué)224
543電子自旋共振230
544電化學(xué)質(zhì)譜234
545其他重要的測(cè)量方法242
546掃描顯微技術(shù)243
55納米結(jié)構(gòu)的制備,掃描隧道顯微鏡與向真空轉(zhuǎn)移的結(jié)合247
551利用STM針尖制備納米結(jié)構(gòu)：SECM實(shí)驗(yàn)247
552掃描隧道顯微鏡技術(shù)與向真空轉(zhuǎn)移的結(jié)合248
56光學(xué)方法250
561橢圓偏振技術(shù)251
562XAS、SXS和XANES254
參考文獻(xiàn)256
第6章電催化與反應(yīng)機(jī)理259
61電催化概述259
62氫電極261
621吸附中間產(chǎn)物對(duì)伏安曲線的影響262
622溶液pH值和催化劑表面狀態(tài)的影響263
623鉑電極上氫的氧化及氧的化學(xué)吸附264
63氧電極反應(yīng)265
631利用旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極研究氧的還原反應(yīng)266
64甲醇氧化267
641甲醇在酸性電解液中氧化的平行反應(yīng)途徑268
642甲醇吸附269
643甲醇氧化的反應(yīng)產(chǎn)物及吸附的中間產(chǎn)物269
644表面結(jié)構(gòu)及吸附陰離子的影響271
645甲醇氧化反應(yīng)的機(jī)理271
646甲醇氧化的催化促進(jìn)劑272
65CO在鉑電極表面的氧化反應(yīng)273
651吸附在Pt(111)表面上的CO的表面結(jié)構(gòu)的確定274
652溶解CO存在時(shí)CO的氧化275
653CO氧化：LangmuirHinshelwood機(jī)理276
654CO在高過(guò)電勢(shì)時(shí)的氧化、傳質(zhì)和氧覆蓋度的影響277
66將乙醇的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能278
67有機(jī)電化學(xué)中的反應(yīng)機(jī)理279
671一般事項(xiàng)279
672有機(jī)電化學(xué)電極過(guò)程分類280
673氧化過(guò)程：電極電勢(shì)、反應(yīng)中間物和最終產(chǎn)物282
674還原過(guò)程：電極電勢(shì)、反應(yīng)中間物和最終產(chǎn)物283
675更多的電有機(jī)反應(yīng)及電極表面的影響284
676電化學(xué)聚合285
68電化學(xué)體系中的振蕩287
參考文獻(xiàn)289
第7章固體及熔融鹽離子導(dǎo)體電解質(zhì)291
71離子導(dǎo)電固體291
711固體中離子導(dǎo)電的原因291
712固體電極上的電流電壓測(cè)量293
72固體聚合物膜電解質(zhì)(SPE’s)295
721固體聚合物電解質(zhì)膜體系的電流/電壓測(cè)量296
722其他聚合物膜296
73離子導(dǎo)體熔融物299
731導(dǎo)電性299
732電流電壓研究300
733高溫熔融物的其他應(yīng)用301
734室溫熔融鹽301
參考文獻(xiàn)302
第8章工業(yè)電化學(xué)過(guò)程304
81簡(jiǎn)介304
811電化學(xué)過(guò)程的特點(diǎn)304
812經(jīng)典電解槽設(shè)計(jì)及空間時(shí)間產(chǎn)額305
813電催化劑的形貌307
814活化超電勢(shì)308
82電化學(xué)制備氯氣和氫氧化鈉309
821電解氯化鈉水溶液過(guò)程中的電極反應(yīng)309
822隔膜電解槽310
823汞齊電解槽311
824離子交換膜過(guò)程313
825用氧陰極的離子膜過(guò)程313
83金屬材料的電化學(xué)提取與提純317
831水溶液中的金屬材料提取317
832水溶液中的金屬材料提純318
833熔鹽電解318
84無(wú)機(jī)化合物的特殊制備方法320
841次氯酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽320
842過(guò)氧化氫和過(guò)二硫酸321
843傳統(tǒng)水電解過(guò)程321
844現(xiàn)代水電解過(guò)程和制氫技術(shù)321
85電有機(jī)合成323
851工藝和特征綜述323
852己二腈——Monsanto工藝324
86現(xiàn)代電解池設(shè)計(jì)325
87未來(lái)可能的電催化327
871異相化學(xué)反應(yīng)中催化活性的電化學(xué)改性(NEMCA效應(yīng))327
88組分分離技術(shù)329
881廢水處理329
882電滲析330
883電泳331
884核工業(yè)中的電化學(xué)分離步驟331
參考文獻(xiàn)333
第9章電池336
91基本概念336
92電池的性能、組件和特點(diǎn)337
921鉛酸蓄電池的功能和結(jié)構(gòu)337
922鋅錳干電池的功能和構(gòu)成338
923電解液和自放電339
924開(kāi)路電壓、比容和能量密度340
925伏安特性、功率密度和功率密度/能量密度圖340
926電池放電特性341
927充電特性、電流效率、能量效率和循環(huán)次數(shù)342
928電能和電池裝機(jī)功率的成本343
93二次電池體系343
931傳統(tǒng)二次電池343
932最新進(jìn)展345
933二次電池體系數(shù)據(jù)總結(jié)353
94鋅錳干電池以外的其他一次電池體系356
941堿性電池356
942鋅汞氧化物電池356
943鋰一次電池357
944一次電池體系中的電極和電池特性358
95燃料電池359
951使用氣體燃料的燃料電池360
952最新進(jìn)展362
953使用液體燃料的燃料電池369
96空氣一次電池和二次電池372
961金屬空氣一次電池372
962金屬空氣二次電池373
97電池和燃料電池的效率374
98超級(jí)電容器375
參考文獻(xiàn)377
第10章電分析領(lǐng)域的應(yīng)用379
101使用電化學(xué)指示劑的滴定過(guò)程379
102電分析方法381
1021極譜法和伏安法381
1022其他方法——庫(kù)侖法、電重量法和計(jì)時(shí)電勢(shì)法387
103電化學(xué)傳感器389
1031電導(dǎo)及pH值的測(cè)量389
1032氧化還原電極390
1033離子選擇性電極390
1034氣體分析傳感器393
參考文獻(xiàn)398