应用电化学

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出版者:高等教育
作者:贾梦秋
出品人:
页数:380
译者:
出版时间:2004-7
价格:33.30元
装帧:简裝本
isbn号码:9787040144505
丛书系列:
图书标签:
  • 化学
  • 电化学
  • 电化学
  • 应用电化学
  • 腐蚀
  • 电极过程
  • 电解
  • 能源
  • 传感器
  • 材料科学
  • 分析化学
  • 表面化学
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具体描述

《应用电化学》在阐明电化学基本原理基础上,系统地讨论电化学原理在各个相关领域中的应用,涉及环境科学、能量科学、生物学、信息科学与材料科学等诸多领域的电化学信息,反映出应用电化学学科的综合性、交叉性和实用性。《应用电化学》共分为三部分:第一部分(第一至第五章)为基础篇,主要阐述电解质溶液、电化学热力学、电极/电解质溶液界面的基本性质、电极过程及若干重要电极过程的反应机理与电催化过程等有关基础理论;第二部分(第六至第十一章)为应用篇,包括化学电源、电化学传感器、无机化学品及材料的电解制备、有机电合成、生物电化学及金属的电化学腐蚀与防护等领域中应用;第三部分(第十二、十三章)为技术篇,主要介绍电化学测试方法及应用电化学实验。

好的,这是一份关于一本名为《应用电化学》的图书的详细简介,内容旨在突出本书在特定领域内的深度和广度,同时避免提及任何“AI”或生成相关的内容。 --- 图书名称: 应用电化学 图书简介: 《应用电化学》是一部系统、深入探讨电化学原理在现代工业、能源、环境及材料科学中实际应用的前沿专著。本书旨在为化学工程、材料科学、物理学、化学以及相关领域的科研人员、工程师和高年级本科生提供一个全面、详尽的学习框架与参考工具。 本书的核心结构围绕电化学过程的机理、控制因素及其工程化展开,内容组织严谨,逻辑清晰,从基础理论的构建过渡到尖端技术的剖析,力求实现理论与实践的完美结合。 第一部分:电化学基础与热力学框架 本部分首先回顾了电化学的基本概念,包括电化学电池的结构、电极反应的平衡条件以及能斯特方程的推导与应用。重点阐述了电化学热力学,深入分析了吉布斯自由能与电池电位的关系,并引入了电化学相图(如Pourbaix图)的构建和解析方法,这对于理解金属腐蚀和电解过程中的稳定区域至关重要。材料的界面性质,如双电层结构、电荷转移速率等,也在此部分得到详尽的介绍,为后续的动力学分析奠定坚实基础。 第二部分:电化学动力学与输运现象 电化学反应的速率是决定实际应用效率的关键。本部分深入探讨了电化学动力学,详述了电荷转移过程的微观机理,重点介绍了塔菲尔(Tafel)方程、布特勒-沃尔默(Butler-Volmer)方程的物理意义及其在活化控制反应中的应用。随后,本书将焦点转向宏观输运现象:扩散、迁移和对流。详细解析了菲克定律在电化学体系中的应用,讨论了极限电流的形成机制,以及如何利用循环伏安法(CV)、阶梯波伏安法(SWV)等电化学分析技术来区分和量化不同控制步骤(如传质控制与反应动力学控制)的贡献。溶液的电阻和欧姆极化在实际工作中的影响也被充分量化和讨论。 第三部分:电化学能源转换:电池与燃料电池技术 能源存储与转换是当代科技的核心议题。《应用电化学》用大量篇幅聚焦于现代电化学能源系统的设计与优化。 3.1 蓄电池系统: 详细剖析了锂离子电池的材料体系,包括正极材料(如钴酸锂、磷酸铁锂)、负极材料(石墨、硅基材料)和电解液(有机溶剂体系)的电化学性能、循环稳定性及安全性挑战。对钠离子电池、镁离子电池等下一代高能量密度电池体系的潜力与瓶颈进行了前瞻性分析。此外,对铅酸电池和镍氢电池等成熟技术的性能衰减机制也有深入探讨。 3.2 燃料电池: 本章着重介绍质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。详细阐述了电极催化剂(铂基催化剂)的表面反应机理、质子/氧离子传导膜材料的性能要求,以及电池堆(Stack)设计中的热管理和水管理策略。对于低铂催化剂的研发方向和催化剂中毒问题,本书提供了最新的研究进展。 第四部分:电化学在材料制备与表面工程中的应用 电化学方法是制备高纯度材料、功能涂层和改性材料的有效手段。 4.1 电镀与电沉积: 深入讲解了金属、合金及半导体材料的电结晶过程。讨论了电流密度、添加剂、溶液pH值对沉积层形貌、晶粒尺寸和内应力的影响。特别关注了高纵横比结构(如微电子中的通孔填充)的均匀沉积技术和皱纹控制。 4.2 电化学合成与精炼: 阐述了电解水制氢(PEC制氢)的技术现状,包括高性能析氧催化剂(OER)和析氢催化剂(HER)的开发。同时,详细介绍了从矿石或废料中通过电化学方法高效回收贵金属和稀有金属的工艺流程和经济性分析。 4.3 电化学刻蚀与表面处理: 讨论了在微纳加工中使用的湿法电化学刻蚀技术,以及通过阳极氧化等方法在金属表面形成高硬度、耐腐蚀陶瓷膜层的原理和实践。 第五部分:电化学腐蚀与防护 腐蚀是工业界长期面临的巨大挑战。《应用电化学》系统地剖析了腐蚀的电化学本质。 5.1 腐蚀机理: 区分了化学腐蚀和电化学腐蚀,重点分析了析氢腐蚀、析氧腐蚀以及缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂(SCC)等复杂腐蚀形式的热力学和动力学条件。 5.2 防腐蚀技术: 全面介绍了牺牲阳极保护法、外加电流阴极保护法(ICCP)的工程设计原理。并详细论述了缓蚀剂的作用机理、涂层材料的选择与失效分析,以及金属钝化现象的电化学基础。 第六部分:电化学传感与环境监测 本书的最后一部分聚焦于电化学传感器和生物电化学技术在实时监测中的应用。详细介绍了电极修饰技术,如何通过固定酶、纳米颗粒或分子印迹聚合物(MIPs)来提高传感器的选择性和灵敏度。重点分析了安培传感器、电位传感器以及电化学阻抗谱(EIS)在监测水质污染物、生物分子浓度以及材料界面的非破坏性检测中的应用案例。 《应用电化学》不仅是理论的汇集,更是工程实践的指南。书中包含了大量的实例分析、图表和精选的实验数据,帮助读者将抽象的电化学定律转化为解决实际工程问题的有力工具。其严谨的学术深度和广泛的工程覆盖面,确保了它在电化学应用领域的权威地位。 ---

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读后感

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用户评价

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坦白讲,我是在一个非常紧张的实验间隙接触到这本书的,原本预期会是另一本沉闷的参考书。然而,这本书的深度和跨度完全超出了我的预料。它没有回避那些理论上的灰色地带,反而大胆地指出了当前学科前沿仍存在的争议点和尚未解决的难题。这种坦诚的态度让我非常欣赏,因为它表明作者是在与读者共同探索未知,而不是摆出一副全知全能的姿态。书中对不同电化学体系(从电解到燃料电池,再到生物电化学)的比较分析,提供了一个绝佳的宏观视角,帮助我理解电化学这门学科的普适性和多样性。它让我意识到,看似不同的电化学现象,其背后往往隐藏着共通的物理规律,这种对底层原理的挖掘,是任何一本浮于表面的教材所无法比拟的。

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我必须得说,这本书在引入现代研究方法论方面做得非常出色。它不仅仅局限于描述已有的电化学现象,更注重教会读者如何“思考”一个电化学问题。书中对各种先进的电化学表征技术,如循环伏安法、电化学阻抗谱等,不只是简单介绍原理,而是深入剖析了如何从实验数据中反演出物质的输运性质和反应活性。这种“从数据到结论”的思维训练,对于我未来从事科研工作至关重要。特别是关于原位(in-situ)测试技术的描述,让我看到了电化学研究的未来方向,那些动态过程的捕捉能力,极大地拓宽了我的研究视野。这本书的影响力已经超出了教科书的范畴,它更像是一本实战指南,指导我们如何用最前沿的工具去解决最棘手的电化学难题。

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这本书的语言风格非常独特,它既有严谨的科学论证,又不失一种富有哲理的文学色彩。作者在阐述一些宏大的概念,比如电化学在能源转化链条中的核心地位时,所用的词汇和句式都充满了力量感和引导性,让人读起来有一种“历史使命感”。它没有采用那种冷冰冰的学术腔调,而是用一种近乎对话的方式,将复杂的物理化学过程“活化”了。例如,对于电催化剂表面活性位点的描述,作者仿佛在描绘一幅微观世界的动态画面,让人能真切感受到电子和离子的跃迁。这种融合了科学的精确性和人文的温度的叙述方式,让我在疲惫时也能被其中蕴含的探索精神所激励,继续翻开下一页,寻找新的启迪。

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这本书的深度和广度简直令人惊叹。它不像市面上那些只停留在基础概念的教科书,而是真正深入到了电化学的各个前沿领域。我特别喜欢作者在阐述复杂理论时所采用的类比和图示,让人很容易就能抓住核心思想。比如,书中对锂离子电池工作原理的解析,不仅仅是罗列公式,而是结合了材料科学的微观结构变化,让我对能量存储的本质有了全新的认识。阅读过程中,我时常会停下来,反复琢磨那些关于界面现象和动力学过程的讨论,它们清晰地揭示了电化学反应的“幕后故事”。对于我这种希望将理论应用于实际工程开发的读者来说,这本书提供了坚实的理论支撑,让我知道在面对新材料或新体系时,应该从哪些角度去分析和优化。它不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的老教授在耳边细细讲解,引人入胜,让人爱不释手。

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这本书的排版和逻辑结构设计得极为巧妙,简直是为自学者量身打造的典范。它并非那种按部就班、枯燥乏味的章节堆砌,而是通过巧妙地设置“知识点衔接点”和“应用案例分析”,让学习过程充满探索的乐趣。我注意到,作者非常注重不同章节之间的内在联系,比如,在讲解腐蚀电化学时,会回溯到热力学基础,这种前后呼应的处理方式,极大地减轻了初学者在处理跨学科知识时的认知负担。更值得称赞的是,书中的许多插图都不是那种生硬的示意图,而是高度概括了关键物理图像,辅助理解那些抽象的电荷转移过程。读起来感觉作者在引导我一步步搭建起完整的知识框架,而不是强行灌输知识点,这种循序渐进的教学法,让我在阅读过程中保持了极高的专注度和持久的学习热情。

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