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电化学方法原理和应用(第二版) - ［美］阿伦.J.巴德、拉里.R.福克纳著

上一篇 / 下一篇 2008-05-07 12:55:41

出版日期:2005年5月
前言
在本书第一版出版后的20年内，电化学和电分析化学领域已有充分的发展。对各种现象的更深层理解，对在当时已有的实验工具的进一步发展和引入新的方法等都是该进展的重要体现。在1980年版的序中，我们指出电化学研究的重点看来已从发展方法学转移到应用这些方法来研究化学行为，历史的发展大体上证实了这个观点。我们在那时对于方法学的总结已过时了，在实际应用中这些方法也有重要变化。在此新版中，我们是本着这样一个思路来进行修订的，即将此书的内容进行扩展，使之能作为一本通用的介绍电化学方法的书。
我们保持了第一版的写作宗旨和方式，即全面涵盖了现在广泛应用的电化学方法的原理。本书试图使其作为教科书，包括了大量的习题和化学实例。为了使概念阐释清楚，采用了大量的图表，通篇格式适用于教学。这本书可用于大学高年级学生和研究生开始阶段的正规教程，同时我们也力图使写作方式适用于感兴趣的读者自修之用。虽然要求读者具有基本的物理化学知识，但是通常的讨论方式是从基础入手并逐渐加深。我们试图使这本书从最基本的化学和物理原理出发来阐述几乎所有的与电化学有关的重要概念。因为我们强调基本原理和应用的范围，此版继续突出所述方法的数学理论；但是关键思想始终避开繁冗的数学基础。特定的数学基础知识因需要而介绍。每一章后的习题作为教学手段而设计，它们经常扩展了在正文中所介绍的概念，或者显示实验结果如何被转化为基本的结论。本书还引用了大量的文献，但主要包括具有创新性的论文和综述，不可能覆盖本领域中数量巨大的原始文献，因而我们也没有试图朝这个方向努力。
我们的方式首先是给出一个电极过程的全貌(第1章)，介绍电化学实验中所有的基本内容集成起来的方法。然后再对热力学和电势，电子转移动力学和物质传递等进行讨论(第2～4章)。第5～11章是将上述基本概念集成起来论述各种电化学方法。第12章单独处理均相化学动力学的影响，以便对不同电化学方法的响应进行对比。第13～14章讨论界面结构、吸附和修饰电极；接下来是对电化学仪器的简介(第15章)，第16～18章详细介绍了电化学和其他研究工具相结合的实验方法。附录A介绍了相关数学背景知识；附录B简介了数值模拟的方法；附录C包含了一些有用数据表。
此版的结构总体上和第一版相同，但进行了一些重要的增补，主要包括这段时期快速发展的新领域和新课题。它们是超微电极的应用、完整表面上的电化学现象、修饰电极、现代电子转移理论、扫描探针方法、液相色谱电化学联用方法(LCEC)、阻抗谱学、现代形式的脉冲伏安法和各种谱学电化学技术。第一版中的第5章“控制电势的微电极技术——电势阶跃方法”现已分成了新的第5章“基本的电势阶跃方法”和新的第7章“极谱学和脉冲伏安法”。第一版中的第12章“双电层结构和电极过程的吸附中间体”现在变成了两章：第13章“双电层结构和吸附”和第14章“电活性层和修饰电极”。原版中仅有一章是介绍其他的表征方法和电化学体系的联用(第14章“光谱和光化学实验”)。在新版中，专设“扫描探针技术”(第16章)，并增设了“光谱电化学和其他联用表征方法”(第17章)，“光电化学和电致化学发光”(第18章)。虽说在新版中有相当大的修订，但其他章节和附录仍与原版相对应。
全书中数学符号用法是统一的，最大限度地不用重复符号。主要的符号表和缩写表均提供了定义、量纲和引用章节。通常我们遵循国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)电化学委员会推荐使用的符号［R.Parsons et al.,Pure Appl.Chem.,37,503(1974)］。有些例外是因为沿袭习惯用法或为使符号不致混淆而不得不用的。
本书在深度、广度和篇幅之间不可避免地要进行妥协。一些“经典”的电化学内容，如电解池的热力学、电导、电势法没有涵盖。同样道理，对于许多有用但在实践中没有广泛应用的技术，在本书中也没有介绍。实验程序的具体细节，如电解池的设计、电极的制备和试剂的提纯均超出了本书的范围。在新版中，我们删去和简化了一些内容。通常，我们新版中注明这些内容在旧版中对应的章节，以便感兴趣的读者仍然可以在旧版找到相关的内容。
与第一版一样，我们应该感谢许多对此工作给予帮助的人们。我们特别感谢Rose McCord 和Susan Faulkner，在本书的准备和出版过程中辛勤劳动。SAmemiya,FCAnson,DAButtry,R.M.Crooks,PHe,WRHeineman,RAMarcus,ACMichael,R.WMurray,AJNozik,RAOsteryoung,J.MSavéant,WSchmickler,MP.Soriaga,MJWeaver,HSWhite,RMWightman和CGZoski 等对此书提出了有建设性的意见。我们感谢他们和许多电化学界的同仁，在多年的工作中给予我们的启迪。最后，我们也感谢我们的家人对于这个相当艰苦工作所给予的无私支持。电化学方法原理和应用(第二版)目录
目录
第1章电极过程导论及综述
11导论
12非法拉第过程和电极溶液界面的本质
13法拉第过程和影响电极反应速率的因素
14物质传递控制的反应介绍
15偶合有化学反应的能斯特反应的半经验处理
16电化学文献
17参考文献
18习题

第2章电势和电池热力学
21电化学热力学基础
22界面电势差详述
23液接界电势
24选择性电极
25参考文献
26习题

第3章电极反应动力学
31均相动力学的回顾
32电极反应的本质
33电极动力学的ButlerVolmer 模型
34ButlerVolmer 模型在单步骤单电子过程中的应用
35多步骤机理
36电荷转移的微观理论
37参考文献
38习题

第4章迁移和扩散引起的物质传递
41一般物质传递公式的推导
42迁移
43在活性电极附近的混合迁移和扩散
44扩散
45参考文献
46习题

第5章基本的电势阶跃法
51阶跃实验的概述
52扩散控制下的电势阶跃
53超微电极上的扩散电流
54可逆电极反应的取样电流伏安法
55准可逆与不可逆电极反应的取样电流伏安法
56多组分体系和多步骤电荷转移
57计时电流反向技术
58计时电量（库仑）法
59超微电极的特殊用途
510参考文献
511习题

第6章电势扫描法
61引言
62能斯特(可逆)体系
63完全不可逆体系
64准可逆体系
65循环伏安法
66多元体系和多步骤电荷转移
67卷积和半积分技术
68液液界面上的循环伏安法
69参考文献
610习题

第7章极谱法和脉冲伏安法
71极谱电极行为
72极谱波
73脉冲伏安法
74参考文献
75习题

第8章控制电流技术
81引言
82控制电流方法的一般理论
83恒电流电解过程中的电势时间曲线
84反向技术
85多组分体系和多步骤反应
86恒电流双脉冲法
87电量阶跃(恒电量)方法
88参考文献
89习题

第9章涉及强制对流的方法——流体动力学方法
91引言
92对流体系的理论处理
93旋转圆盘电极
94旋转圆环与旋转环盘电极
95旋转圆盘电极和旋转环盘电极的暂态过程
96调制的RDE
97超微电极的对流
98电动流体学及相关现象
99参考文献
910习题

第10章建立在阻抗概念上的技术
101引言
102法拉第阻抗的阐释
103由阻抗测量动力学参数
104电化学阻抗谱学
105交流伏安法
106高次谐波
107应用交流伏安法进行化学分析
108电化学阻抗谱的仪器
109在拉普拉斯平面上的数据分析
1010参考文献
1011习题

第11章整体电解方法
111技术分类
112整体电解中的一般原则
113控制电势方法
114控制电流方法
115电终点的测定
116流动电解
117薄层电化学
118溶出分析
119参考文献
1110习题

第12章偶合均相化学反应的电极反应
121反应的分类
122伏安法和计时电势法的理论基础
123暂态伏安法和计时电势法的理论
124旋转圆盘和旋转环盘电极方法
125超微电极技术
126正弦波方法
127控制电势电量法
128参考文献
129习题
第13章双电层结构和吸附
131双电层热力学
132表面过剩及电参数的实验测定
133双电层结构模型
134固体电极上的研究
135特性吸附的程度和速率
136电活性物质吸附的作用
137双电层对电极反应速率的影响
138参考文献
139习题

第14章电活性层和修饰电极
141引言——理性和技术的动力
142膜和修饰电极的类型、制备和性质
143吸附单层电化学响应
144修饰电极过程概述
145阻碍层
146其他的表征方法
147参考文献
148习题

第15章电化学仪器
151运算放大器
152电流反馈
153电压反馈
154恒电势仪
155恒电流仪
156电势控制的难点
157低电流的测量
158计算机控制的仪器
159电化学体系问题的解决方法
1510参考文献
1511习题

第16章扫描探针技术
161引言
162扫描隧道显微镜
163原子力显微镜
164扫描电化学显微镜
165参考文献
166习题

第17章光谱电化学和其他联用的表征方法
171紫外和可见光谱
172振动光谱
173电子和离子能谱
174磁共振方法
175石英晶体微天平
176X射线法
177参考文献
178习题

第18章光电化学和电致化学发光
181电致化学发光
182半导体光电化学
183光解和辐射分解产物的电化学检测
184参考文献
185习题

附录A数学方法
A1用拉普拉斯变换技术求解微分方程
A2Taylor展开式
A3误差函数和高斯分布
A4莱布尼兹规则
A5复数表示法
A6傅里叶级数和傅里叶变换
A7参考文献
A8习题

附录B电化学问题的数值模拟
B1模型建立
B2范例
B3偶合均相动力学
B4各种技术的边界条件
B5对流体系的模拟
B6其他的数值模拟
B7参考文献
B8习题

附录C参考表

附录D
D1基本公式
D2量纲和换算
D3重要的关系式
D4物理常数
D525℃(29815 K)时导出的常数值

索引本书可作为大学化学系高年级及研究生教材，同时也是从事电化学和电分析化学领域研究和应用人员的必备基础书。电化学方法原理和应用(第二版)内容介绍:
本书修订版既保持了第一版的写作宗旨与方式，全面涵盖了现在广泛应用的电化学方法原理，同时也增补了本书初版20年来电化学快速发展的新领域和新课题，如超微电极的应用、完整表面上的电化学现象、修饰电极、现代电子转移理论、扫描探针方法、液相色谱电化学联用方法、阻抗谱学、现代形式的脉冲伏安法和各种谱学电化学技术。本书内容丰富，数据和理论新颖，结构严谨。书中包括大量的习题和化学实例，并附有最新的参考文献，非常便于学习。
本书可作为大学化学系高年级及研究生教材，同时也是从事电化学和电分析化学领域研究和应用人员的必备基础书。
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