電化學第一講

1、電化學基礎(jch)Electrochemical Foundation呂東生電化學研究所，共四十九頁第一章 導 論Introduction共四十九頁什么(shn me)是電化學原電池(Primary cell) 電解池(electrolytic cell)共四十九頁原電池的電化學過程(guchng)共四十九頁電解池的電化學過程(guchng)共四十九頁 電化學是研究化學能和電能(dinnng)之間相互轉化規(guī)律的一門科學。 主要研究電子導體- 離子導體、離子導體- 離子導體的界面現象(帶電界面現象）、結構和化學過程以及與此相關現象的科學。電能(dinnng)化學能電解電池共四十九頁電化學反應和

2、一般(ybn)化學反應的區(qū)別電化學有時比化學法優(yōu)越（容易發(fā)生，環(huán)境污染少）通過改變槽電壓、電極材料、電解液組成及濃度來調節(jié)所需的電化學反應速率(sl)和選擇性。在這方面電化學法有時比化學法更優(yōu)越，許多化學法不能完成或很困難的反應，電化學法則很容易實現，且成本低、環(huán)境污染少。電化學反應是指在電極和溶液界面上進行電能與化學能之間的轉變反應。共四十九頁電化學工業(yè)(huxu gngy)電池(dinch)（Battery）鋅錳電池（Zn/MnO2 battery）共四十九頁 鋅銀電池(dinch)（Zn/Ag2O battery）共四十九頁鉛酸蓄電池（Lead acid battery）共四十九頁鋰離子

3、電池(dinch)（Li ion battery）共四十九頁鎳氫電池（Ni/MH battery）共四十九頁燃料電池(rn lio din ch)（Fuel Cell）共四十九頁 燃料電池(rn lio din ch)的結構共四十九頁電鍍(dind)（Electroplating）鍍金(d jn)手飾共四十九頁鍍鈦合金風扇(fngshn)鍍銅飾球共四十九頁塑料(slio)電鍍共四十九頁電泳(din yn)鍍膜用非金屬物質涂覆在金屬表面上形成保護層共四十九頁電鍍(dind)車間共四十九頁電鍍(dind)原理共四十九頁電合成(hchng)（Electro synthesis）氯堿工業(yè)(gngy)共

4、四十九頁2H2O(l) + 2NaCl(aq) Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq)共四十九頁二氧化錳(r yn hu mn)（EMD）共四十九頁電化學微加工(ji gng)（Electrochemical Microfabrication）b) 組裝后的電磁驅動微馬達的SEM 照片，由犧牲層和LIGA技術獲得，轉子直徑為150m，三個齒輪的直徑分別為77m,100m和150ma) LIGA工藝得到的三個鎳材料的微型齒輪，每個齒輪高100mLIGA工藝形成的微齒輪與微馬達共四十九頁集成電路(jchng-dinl)板制備(zhbi)納米金屬薄膜共四十九頁當前電化學研究的前沿(qi

5、nyn)領域1.界面電化學（電化學界面微觀結構(jigu)、電化學界面吸附、電化學界面動力學）ATR-SEIRAS Study of the Adsorption of Acetate Anions at Chemically Deposited Silver Thin Film Electrodes共四十九頁2.生物(shngw)電化學（生物膜的界面結構和界面電位、生物分子電化學、生物電催化、生物技術中的電化學技術）Amplified Electrocatalysis at DNA-Modified Nanowires共四十九頁2.電催化Preparation and Characteriz

6、ation of Highly Ordered Graphitic Mesoporous Carbon as a Pt Catalyst Support for Direct Methanol Fuel Cells共四十九頁3.電合成(hchng)Controllable Template Synthesis of Superconducting Zn Nanowires with Different Microstructures by Electrochemical DepositionElectric-Field Assisted Growth and Self-Assembly of

7、Intrinsic Silicon Nanowires共四十九頁4.電化學傳感器（Electrochemical Senior）Novel Integrated Electrochemical Nano-Biochip for Toxicity Detection in Water共四十九頁電化學的發(fā)展(fzhn)1600 Gilbert（英） 發(fā)現(fxin)摩擦生電William Gilbert （1544-1603）Gilbert is showing his scientific共四十九頁1791 Galvani （意大利） 發(fā)現(fxin)生物電現象Galvani（1737-1798

8、）共四十九頁著名(zhmng)“青蛙”試驗原理圖共四十九頁1799 Volta （意大利） 發(fā)明(fmng)電池Alessandro Volta (1745-1827)Volta battery共四十九頁1800 Nicholson - Carlisle（英） 電解水William Nicholson （1753-1815）nicholson_electrolysis共四十九頁1807 Davy（英） 電解(dinji)制堿金屬Davy Humphry (1778-1829)共四十九頁1833 Faraday(英） 電解(dinji)定律Michael Faraday (1791_1867)共

9、四十九頁1839 Grove （英） 氫氧燃料電池(rn lio din ch)Sir William Robert Grove共四十九頁1900 Nernst（德） Nernst方程(fngchng)Walther Hermann Nernst (1864-1941)共四十九頁1884 Arrhenius(瑞典） 電離(dinl)學說Svante August Arrhenius (18591927)共四十九頁1923 Debey(荷蘭） - Huckel(德） 離子(lz)互吸理論Erich Hckel （1896-1980） 德拜-休克爾的離子氛模型 共四十九頁1879 Helmholt

10、z (德 ) 雙電層理論(lln)Hermann von Helmholtz (1821-1894)共四十九頁1905 Tafel(德） Tafel方程(fngchng)Julius Tafel（1862-1918）共四十九頁本課程(kchng)的主要內容第一部分 電極(dinj)反應基本原理（15學時） 第一節(jié) 平衡體系的電化學 第二節(jié)金屬電極過程 第三節(jié)有機化合物的電極反應過程 第四節(jié) 電解質溶液的電化學 第五節(jié)固態(tài)化合物電機活性材料的電化學 共四十九頁第二部分(b fen)電化學測試方法和儀器（10學時） 第一節(jié) 電化學測定體系第二節(jié) 穩(wěn)態(tài)和電位(din wi)階躍技術第三節(jié) 電位掃描技

11、術和循環(huán)伏安法第四節(jié) 交流阻抗技術第五節(jié) 光電結合測試技術第六節(jié) 電化學儀器與設備共四十九頁第三部分(b fen)電化學在若干領域的應用（5學時）第一節(jié) 電化學在化學電源中的應用第二節(jié) 電化學在材料合成中的應用第三節(jié) 電化學在材料環(huán)境保護中的應用第四節(jié) 金屬腐蝕(jn sh f sh)與防護共四十九頁本課程的學習(xux)要求1.考勤(koqn)(20%)2.筆試(80%)共四十九頁參考書目：1.傅獻彩等編，物理化學(下冊)，南京大學出版社2. 李荻編，電化學原理(yunl)，北京航天大學出版社共四十九頁內容摘要電化學基礎。電化學研究所，。主要研究電子導體- 離子導體、離子導體- 離子導體的界面現象(帶電界面現象）、結構和化學過程以及與此相關現象的科學(kxu)。通過改變槽電壓、電極材料、電解液組成及濃度來調節(jié)所需的電化學反應速率和選擇性。在