1、應(yīng)用電化學(xué)，教材：應(yīng)用電化學(xué)，楊輝、魯文青主編，科學(xué)出版社，2011年春季學(xué)期，參考書目，電極過程動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論(第三版)，查全興電化學(xué)原理(修訂版)或(第三版)，李迪3。電化學(xué)方法：原理和應(yīng)用(第二版)，巴德等4。電化學(xué)化學(xué)工業(yè)出版社5。電化學(xué)測(cè)量方法，賈政等主編，化學(xué)工業(yè)出版社，第6版。應(yīng)用電化學(xué)，楊等主編，中山大學(xué)出版社，7。應(yīng)用電化學(xué)，齊魯生等主編，華中科技大學(xué)出版社，8。應(yīng)用電化學(xué)，賈、主編，高等教育出版社，課程內(nèi)容和課時(shí)安排。(0)導(dǎo)論1課時(shí)(1)電化學(xué)理論基礎(chǔ)10課時(shí)(2)電催化過程4課時(shí)(3)化學(xué)電源10課時(shí)(4)金屬表面處理8課時(shí)(5)無機(jī)物質(zhì)電解工業(yè)2課時(shí)(6)電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

2、5課時(shí)，分?jǐn)?shù)構(gòu)成，平時(shí)分?jǐn)?shù)：30(課堂表現(xiàn)，作業(yè))期末考試：70，閉卷本電化學(xué)是一門研究化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化及相關(guān)規(guī)律和規(guī)則的科學(xué)。電化學(xué)是一門研究離子導(dǎo)體的物理和化學(xué)性質(zhì)以及在電極導(dǎo)體(金屬、半導(dǎo)體)和離子導(dǎo)體(電解質(zhì)、熔鹽、固體電解質(zhì))之間的界面上發(fā)生電現(xiàn)象的各種反應(yīng)過程的科學(xué)。電化學(xué)，經(jīng)典電化學(xué)電解質(zhì)溶液理論，現(xiàn)代電化學(xué)電子/離子導(dǎo)體界面效應(yīng)，兩種導(dǎo)體，a .自由電子定向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)電，b .導(dǎo)體本身在導(dǎo)電過程中不發(fā)生變化，c .溫度升高，電阻也升高，d .導(dǎo)電總量由電子承擔(dān)，a .正負(fù)離子反向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)電，b .導(dǎo)電過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?？倢?dǎo)電量分別由正離子和負(fù)離子共享。*固體電解質(zhì)，如，也屬于離

3、子導(dǎo)體，但其導(dǎo)電機(jī)理復(fù)雜，導(dǎo)電能力不高，所以一般主要討論電解質(zhì)水溶液。正電極，負(fù)電極，陰極，陽(yáng)極，離子遷移方向：陰離子遷移到陽(yáng)極，陽(yáng)離子遷移到陰極，原電池，電解池，法拉第定律，化學(xué)變化物質(zhì)在電極界面的質(zhì)量與帶電成正比。它與幾個(gè)串聯(lián)的電解池串聯(lián)通電。當(dāng)所取的基本粒子的帶電數(shù)相同時(shí)，在每個(gè)電極上反應(yīng)的物質(zhì)的量也相同，沉淀物質(zhì)的質(zhì)量與其摩爾質(zhì)量成正比。法拉第定律，法拉第定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，以電子的增益和損耗為z，引入的電量為q，在電極上反應(yīng)的物質(zhì)的量n為：在電極上反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量m為：或法拉第常數(shù)，F(xiàn)=NAe，在數(shù)值上等于1摩爾元電荷的電量。基本電荷量已知為=6.0221023 mol-11.6022

4、10-19 c，96484.6 cmol-1，96500 cmol-1。根據(jù)法拉第定律，帶電粒子的基本單位是在幾個(gè)串聯(lián)的電解池中選擇和帶電的，并且在每個(gè)電極上沉淀的物質(zhì)的量是相同的。此時(shí)，帶電粒子的絕對(duì)值必須相同。例如，帶電粒子基本單位的選擇，例如：溶液中的帶電，電流強(qiáng)度，沉淀。眾所周知。提問：傳電；激勵(lì)時(shí)間；陽(yáng)極上放出氧氣的物質(zhì)的量。帶電粒子基本單位的選擇，溶液一，取帶電粒子基本單位電荷：即帶電粒子基本單位的選擇，溶液二，t同上，取三種基本單位電荷：即Au，法拉第定律，這是電化學(xué)中最早的定量基本定律，揭示了引入的電量與沉淀物質(zhì)之間的定量關(guān)系。這個(gè)定律可以在任何溫度和壓力下使用。這項(xiàng)法律的使用

5、沒有任何限制。電流效率，0.2電化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1。1791年，當(dāng)加爾瓦尼從事青蛙生理功能的研究時(shí)，他意外地形成了一種電化學(xué)2.1799年，沃爾特(Volta)將鋅片和銅片疊放在一起，用浸有硫酸的呢絨將它們分開，形成一個(gè)電堆，這是世界上第一個(gè)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)能源。3.1800年，英國(guó)的尼科爾森和卡莉斯用伏特電池電解水。1807年，戴維電解熔融的氫氧化鈉和氫氧化鉀來生產(chǎn)金屬鉀和鈉。5.大量生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的積累促進(jìn)了電化學(xué)理論的發(fā)展。1833年，法拉第提出了法拉第定律。6.1889年，Nerst建立了電極電位公式，并提出了電極電位與電極反應(yīng)中各組分濃度關(guān)系的Nerst公式。7.20世紀(jì)

6、70年代，亥姆霍茲首次提出了雙電層的概念。8.1905年，Tafel測(cè)量了各種金屬上氫析出的電化學(xué)反應(yīng)速率，確定了氫過電位與電流密度之間的關(guān)系，從而提出Tafel方程作為電化學(xué)動(dòng)力學(xué)的第一定律。20世紀(jì)40年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家Flum King從化學(xué)動(dòng)力學(xué)的角度做了大量工作，后來英美科學(xué)家在這一領(lǐng)域做了一些開創(chuàng)性的工作，推動(dòng)了電化學(xué)理論的發(fā)展，開始形成以電極反應(yīng)速率及其影響因素的研究為主要對(duì)象的電極過程動(dòng)力學(xué)，被稱為當(dāng)前電化學(xué)的主體。10世紀(jì)下半葉和20世紀(jì)，電化學(xué)科學(xué)發(fā)展迅速，出現(xiàn)了量子電化學(xué)和生物電化學(xué)等子學(xué)科。11.中國(guó)對(duì)電化學(xué)做出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家：中國(guó)科學(xué)院院士查全荃、中國(guó)工程院院士田昭

7、武、田忠群、易寶蓮等。0.3電化學(xué)反應(yīng)的主要特征：1。特殊氧化還原反應(yīng)；2.特殊的非均相催化反應(yīng)：不同的電極電位和不同的催化能力，可以極大地影響催化能力。電極電位連續(xù)可調(diào)，催化活性連續(xù)變化。3.氧化和還原是等量進(jìn)行的，獲得和損失的電子數(shù)是相同的；4.電極反應(yīng)一般在常溫常壓下進(jìn)行，反應(yīng)中使用的氧化劑或還原劑為電子，對(duì)環(huán)境污染小。電化學(xué)應(yīng)用是一門應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的重要交叉學(xué)科，在解決能源、材料、生命和環(huán)境等重大問題中發(fā)揮著重要作用?；瘜W(xué)電源(電池、燃料電池)金屬腐蝕與防護(hù)(犧牲陽(yáng)極鎂保護(hù)鐵管)電化學(xué)表面處理(電鍍、拋光)電解冶金(提取鋁、鎂、精煉銅)無機(jī)和有機(jī)電合成(氯堿工業(yè))環(huán)境保護(hù)電化學(xué)(廢水處理

8、)生物電化學(xué)(處理與診斷)電化學(xué)分析(傳感器、痕量分析)、手機(jī)電池、計(jì)算器、筆記本電腦、照相機(jī)、攝像機(jī)等。汽車蓄電池、燃料電池的化學(xué)電源、通過電化學(xué)原理制備的電化學(xué)化學(xué)品、電、它們周圍的電化學(xué)、手表外殼、移動(dòng)電話外殼、自行車輪圈和芯片電路的電鍍、鋁、鋅和銅(電線、家用鍋、各種電氣部件、飛機(jī)外殼等)的電解制備。)，以及鐵生銹的電化學(xué)過程。防腐電化學(xué)方法，重氫化學(xué)合成氫氧化鈉，漂白次氯酸鈉，過氧化氫，高錳酸鉀，重鉻酸鉀，二氧化錳，原子彈等。氣體報(bào)警器、交通警察檢測(cè)司機(jī)飲酒量的檢測(cè)器、檢測(cè)糖尿病患者血液中葡萄糖含量的電化學(xué)傳感器、鋼鐵廠、紡織廠、化工廠、制藥廠、礦山廢水中氰化物和砷的處理；生活污水、

9、造紙廠、印染廠、食品和啤酒廢水中有機(jī)耗氧物質(zhì)的處理，醫(yī)院污水中細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵等病原微生物處理的環(huán)境電化學(xué)，問題：在神舟六號(hào)、嫦娥登月飛船、艦船和潛艇中使用了什么電化學(xué)知識(shí)？腦電圖、心電圖等診斷技術(shù)；尿毒癥人工腎的治療、癌癥的電化學(xué)治療、藥物釋放的電化學(xué)控制和電化學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，自然，448，600-603(2007年8月2日)，在嚴(yán)重創(chuàng)傷性腦損傷后通過丘腦刺激改善行為，一名38歲的男子在一次發(fā)作中遭受腦損傷，他的四肢已經(jīng)6年沒有進(jìn)行任何有意義的運(yùn)動(dòng)。由美國(guó)威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的尼古拉斯希夫博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將幾個(gè)電極植入人體大腦，并通過打開和關(guān)閉電極進(jìn)行深度大腦刺激治療。經(jīng)過六個(gè)月的治療，

10、他能夠用一種簡(jiǎn)短但聽得見的聲音說話。電化學(xué)在生物和醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用取得突破，燃料電池裝備了德國(guó)212潛艇(西門子公司)，特點(diǎn)：具體的研究體系有了很大的拓展，加工方法和理論模型已經(jīng)深化到分子水平，實(shí)驗(yàn)技術(shù)得到了迅速的改進(jìn)和創(chuàng)新，0.5電化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，0.5電化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，1，與納米技術(shù)相結(jié)合，2，與生物和生命科學(xué)相結(jié)合，信息科學(xué)，生命科學(xué)，能源科學(xué)，環(huán)境科學(xué)和材料科學(xué)相結(jié)合，1。1電化學(xué)系統(tǒng)的基本單元，一次電池的化學(xué)能，電解池的電能和化學(xué)能，電極(電子導(dǎo)體)，離子導(dǎo)體，丹尼爾電池，溶液(無機(jī)、有機(jī))熔鹽(氫氧化鈉、碳酸鉀等)。)固體氧化物(Y2O3-ZrO2)導(dǎo)電離子聚合物(Nafion)，第1

11、章：電化學(xué)理論基礎(chǔ)，工作電極，WE)，液體電極汞電極固體電極惰性電極(鉑，金，碳)和氧化還原電極(銅，鉛，鎂等)。)，電極常用的液態(tài)汞電極有：(1)滴汞電極(二甲醚)；(2)靜態(tài)汞滴電極(SMDE)；(3)懸掛式汞滴電極(HMDE)、1.1.1電極、金屬電極鉑、金、銀等。導(dǎo)電性好，背景電流可以忽略不計(jì)，表面修飾方便，制備簡(jiǎn)單；但表面不平整，實(shí)際面積不宜控制，易吸附的污染物被污染(雜質(zhì)敏感)，表面可能被腐蝕或鈍化。固體電極、金屬電極和碳電極，浸入有機(jī)溶劑(如甲醇、丙酮等)中。)以去除有機(jī)吸附物。將用于機(jī)械拋光的金剛砂或氧化鋁拋光膏從粗到細(xì)(常用粒度為1米、0.3米、0.05米)研磨，去除表面的有

12、機(jī)和無機(jī)吸附物，獲得干凈、新鮮的金屬表面，并確保高表面光潔度(均勻性)。電化學(xué)拋光反復(fù)陽(yáng)極化(產(chǎn)生氧氣)和陰極化(產(chǎn)生氫氣)，氧化吸附的有機(jī)物，并還原表面金屬氧化物(去除氧化物層以獲得干凈的金屬表面)。電極表面預(yù)處理方法：碳電極：廉價(jià)，正電位方向電位窗口大(緩慢氧化)，化學(xué)修飾改變表面活性等。熱解石墨、高度有序石墨、玻碳、碳纖維、碳納米管、碳納米管、石墨、玻碳、輔助電極、導(dǎo)電電流需要(1)良好的電子導(dǎo)體(2)在電位范圍內(nèi)呈惰性(3)面積大于工作電極(4)形狀與工作電極一致(5)鍍鉑黑、玻碳、石墨等的鉑或鎳。和參比電極(5)。對(duì)參比電極的要求：參比電極應(yīng)具有良好的可逆性，電極電位符合能斯特方程，

13、參比電極不應(yīng)容易極化；參比電極應(yīng)具有良好的可恢復(fù)性和穩(wěn)定性，參比電極應(yīng)具有良好的再現(xiàn)性。當(dāng)電流或溫度改變時(shí)，電極的勢(shì)能迅速恢復(fù)到其原始狀態(tài)，并且勢(shì)能總是保持恒定。普通參比電極和標(biāo)準(zhǔn)氫電極：國(guó)際上首選的參比電極，但在實(shí)際測(cè)試中使用不方便(需要?dú)怏w)。甘汞電極：hg2cl 2(s)KCl(AQ)hg2cl 22 e-2hg 2cl 2 e-飽和KCl，Eo=0.242V 70oC氯化銀電極：AgAgCl(s)KCl(aq) AgCl e-Ag Cl-飽和KCl，Eo=0.197V，由不同參比電極測(cè)得的電位，用于堿性溶液中，1.1.2隔膜，功能：將陽(yáng)極區(qū)與陰極區(qū)分開，并確保陰極和陽(yáng)極上的氧化還原反應(yīng)

14、的反應(yīng)物和產(chǎn)物不接觸類型：玻璃過濾板膜、鹽橋、離子交換膜(陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜)、多孔膜。缺點(diǎn)：阻力顯著增加，能耗增加。1.1.3電解質(zhì)溶液、水溶液體系、有機(jī)溶劑體系、熔鹽體系、電子傳遞介質(zhì)、電解質(zhì)溶液、電解質(zhì)：溶解在溶劑中或熔化時(shí)能導(dǎo)電的物質(zhì)。增溶劑，絡(luò)合劑，緩沖劑，惰性電活性，支持電解質(zhì)，生成電解質(zhì)，選擇原則：(1)互溶性(2)使電解質(zhì)解離度大(3)常溫下液體，低粘度和低毒性(4)寬工作電位窗，1.1.4電解池(電化學(xué)池)的設(shè)計(jì)和安裝，1 Eapl-0.64V，無電流，Eapl=-0.84V，電流，額外的0.2V包括兩部分：由過電位和溶液電阻引起的電位降(iR，歐姆降)，歐姆降三電極電解槽，工作(2)工作電極和輔助電極應(yīng)分開