目錄
第1章 電池和電解池 1
1.1 伽伐尼電池 1
1.2 電化學(xué)勢 1
1.3 電池的電動(dòng)勢和吉布斯自由能變化 2
1.4 電池反應(yīng)方向的規(guī)定 7
1.5 電解池的電動(dòng)勢和吉布斯自由能變化 8
第2章 不可逆電極過程 14
2.1 不可逆的電化學(xué)裝置 14
2.1.1 化學(xué)裝置的端電壓 14
2.1.2 電極的極化 14
2.2 穩(wěn)態(tài)極化曲線 15
2.2.1 陰極過程 16
2.2.2 陽極過程 18
2.3 塔費(fèi)爾公式 20
第3章 電極過程 22
3.1 電極過程的特點(diǎn) 22
3.2 電極過程的步驟 22
3.3 有前置表面轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電極過程 23
3.3.1 陰極反應(yīng) 23
3.3.2 陽極反應(yīng) 25
3.4 有后繼表面轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電極過程 28
3.4.1 陰極反應(yīng) 28
3.4.2 陽極過程 31
3.5 既有前置表面轉(zhuǎn)化反應(yīng)，又有后繼表面轉(zhuǎn)化反應(yīng)的電極過程 33
3.5.1 陰極反應(yīng) 33
3.5.2 陽極反應(yīng) 36
第4章 電極反應(yīng)中的傳質(zhì) 38
4.1 三種傳質(zhì)方式 38
4.2 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 38
4.3 對流擴(kuò)散 39
4.4 電遷移傳質(zhì) 41
第5章 濃差極化和電化學(xué)極化 43
5.1 陰極過程 43
5.2 陽極過程 49
第6章 電化學(xué)步驟 55
6.1 單電子電極反應(yīng) 55
6.2 多電子電極反應(yīng) 57
6.2.1 控速步驟 57
6.2.2 總反應(yīng) 60
第7章 陰極過程 63
7.1 氫的陰極還原 63
7.1.1 酸性溶液 63
7.1.2 堿性溶液 72
7.2 氧的陰極還原 77
7.2.1 酸性溶液 78
7.2.2 堿性溶液 90
7.2.3 汞電極 102
7.3 金屬的陰極過程 106
7.4 電催化 107
第8章 金屬離子的陰極還原 108
8.1 一價(jià)金屬離子的陰極還原 108
8.2 多價(jià)金屬離子的陰極還原 110
8.2.1 一步還原 111
8.2.2 多步還原 113
8.3 金屬絡(luò)離子的陰極還原 120
8.3.1 金屬絡(luò)離子先轉(zhuǎn)化為水化金屬離子再陰極還原 121
8.3.2 具有特征配位數(shù)的金屬離子陰極還原 124
8.3.3 具有較低配位數(shù)的金屬絡(luò)離子陰極還原 126
8.3.4 陰極上的表面絡(luò)合物陰極還原 128
8.4 幾種簡單金屬離子的共同還原 130
8.4.1 幾種離子共同還原的條件 130
8.4.2 異常共析和誘導(dǎo)共析 137
第9章 金屬的電結(jié)晶 147
9.1 晶體的生長歷程 147
9.2 晶體生長 147
9.2.1 金屬離子還原成金屬原子，然后進(jìn)入晶格 147
9.2.2 金屬離子還原成金屬原子后，擴(kuò)散進(jìn)入晶格 152
9.3 形成晶核 160
9.4 高價(jià)金屬絡(luò)離子部分還原 162
9.4.1 金屬絡(luò)離子部分還原 162
9.4.2 部分還原的離子(MeLn-m)(z-x)+吸附在陰極表面，向晶格處擴(kuò)散 165
9.4.3 部分還原的離子(MeLn-m)(z-x)+在金屬晶格處進(jìn)一步還原為金屬原子 165
9.4.4 還原的金屬原子進(jìn)入晶格 168
9.4.5 金屬離子絡(luò)合物部分還原和部分還原的金屬離子絡(luò)合物在陰極表面擴(kuò)散的
總反應(yīng) 168
9.4.6 部分還原的金屬絡(luò)離子在陰極表面擴(kuò)散和還原的總反應(yīng) 170
9.4.7 部分還原的金屬絡(luò)離子還原和進(jìn)入晶格的總反應(yīng) 173
9.4.8 金屬絡(luò)離子部分還原和部分還原的金屬離子絡(luò)合物在陰極表面擴(kuò)散及其在
晶格附近還原的總反應(yīng) 175
9.4.9 金屬離子絡(luò)合物部分還原、部分還原金屬絡(luò)合物在陰極表面擴(kuò)散及其在晶格
附近還原，并進(jìn)入晶格的總反應(yīng) 177
第10章 陽極過程 180
10.1 氫的氧化 180
10.1.1 氫分子溶解在電解液中并向電極表面擴(kuò)散 180
10.1.2 溶解的氫分子在陽極表面化學(xué)解離并吸附在電極上或電化學(xué)解離 182
10.1.3 吸附氫的電化學(xué)氧化 185
10.2 氧在陽極上析出 189
10.2.1 在酸性溶液中 189
10.2.2 在堿性溶液中 195
10.3 金屬的陽極溶解 200
10.3.1 單電子陽極金屬溶解 200
10.3.2 多電子金屬陽極溶解 202
10.4 金屬的陽極鈍化 211
10.4.1 金屬陽極極化曲線 211
10.4.2 金屬陽極極化曲線分析 212
10.5 不溶性陽極 233
10.6 半導(dǎo)體電極 236
10.6.1 半導(dǎo)體電極的電化學(xué)行為 236
10.6.2 氧化鋅的陽極溶解 237
10.7 硫化物的陽極行為 239
10.7.1 陽極反應(yīng)生成硫 240
10.7.2 陽極反應(yīng)生成硫酸 242
10.7.3 FeS陽極溶解 244
第11章 熔鹽電池和熔鹽電解 248
11.1 熔鹽電池 248
11.1.1 生成型電池 248
11.1.2 生成型熔鹽電池極化 251
11.1.3 一般情況 255
11.1.4 熔鹽電池極化 257
11.1.5 汞齊型電池 261
11.1.6 汞齊型熔鹽電池極化 264
11.1.7 推廣到一般情況 268
11.1.8 電池極化 271
11.2 熔鹽電解 275
11.2.1 電極反應(yīng) 275
11.2.2 MgCl2熔鹽電解極化 278
11.2.3 推廣到一般情況 284
11.2.4 熔鹽電解極化 286
11.3 陰極去極化 291
11.3.1 陰極析出的金屬溶解到電解質(zhì)中 292
11.3.2 陰極反應(yīng)生成的金屬與電極形成合金 294
11.3.3 陰極產(chǎn)物與陽極產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 296
11.4 金屬在熔鹽中的溶解 297
11.4.1 金屬溶解在含該金屬的熔鹽中 298
11.4.2 金屬溶解在不含該金屬的熔鹽中 300
第12章 鋁電解的陰極過程和陽極過程 302
12.1 鋁電解的陰極過程 302
12.1.1 陰極電勢 302
12.1.2 陰極極化 303
12.2 鋁電解的陽極過程 304
12.2.1 生成CO的反應(yīng) 307
12.2.2 生成CO2的反應(yīng) 312
12.2.3 生成COF2的反應(yīng) 319
12.2.4 生成CF4（氣） 330
12.2.5 生成F2 338
12.2.6 形成氣膜 347
12.2.7 陽極效應(yīng) 385
第13章 固態(tài)陰極熔鹽電解 421
13.1 由固體金屬氧化物MeO制備金屬M(fèi)e 421
13.2 由固態(tài)混合金屬氧化物制備合金 427
13.3 由碳和金屬氧化物制備碳化物 437
13.4 由氮和金屬氧化物制備氮化物 443
13.5 由固體硫化物MeS制備金屬M(fèi)e 450
13.6 由MeS-MS制備Me-M合金 456
第14章 金屬-熔渣間的電化學(xué)反應(yīng) 467
14.1 反應(yīng)物組元直接接觸 467
14.2 以電極反應(yīng)形式進(jìn)行 468
14.3 以熔渣為電解質(zhì)電解精煉金屬 474
14.3.1 以熔渣為電解質(zhì)電解脫氧 474
14.3.2 電解脫硫 481
14.3.3 電解脫磷 487
14.3.4 電解脫硅 494
14.3.5 推廣到一般情況 500
第15章 離子液體 507
15.1 概述 507
15.2 AlCl3型離子液體 508
15.3 在酸性AlCl3型離子液體中電沉積金屬 509
15.3.1 電沉積Mg-Al合金 509
15.3.2 電沉積Ni 515
15.4 在堿性離子液體中電沉積金屬 517
15.4.1 電沉積In 517
15.4.2 電沉積Cr 519
15.5 非AlCl3型離子液體 522
15.5.1 沉積Ag 522
15.5.2 沉積Sb 524
15.5.3 沉積Al 528
第16章 固體電解質(zhì)電池 531
16.1 固體電解質(zhì)濃差型電池 531
16.1.1 陰極電勢 531
16.1.2 陰極過電勢 533
16.1.3 陽極電勢 533
16.1.4 陽極過電勢 535
16.1.5 電池電動(dòng)勢 535
16.1.6 電池過電勢 537
16.2 氣體濃差電池 537
16.2.1 陰極電勢 537
16.2.2 陰極過電勢 539
16.2.3 陽極電勢 540
16.2.4 陽極過電勢 541
16.2.5 電池電動(dòng)勢 542
16.2.6 電池過電勢 543
16.3 生成型電池 544
16.3.1 陰極電勢 544
16.3.2 陰極過電勢 545
16.3.3 陽極電勢 546
16.3.4 陽極過電勢 547
16.3.5 電池電動(dòng)勢 548
16.3.6 電池過電勢 549
16.4 固體氧化物電解質(zhì)生成型電池 549
16.4.1 陰極電勢 550
16.4.2 陰極過電勢 551
16.4.3 陽極電勢 552
16.4.4 陽極過電勢 553
16.4.5 電池電動(dòng)勢 554
16.4.6 電池過電勢 555
16.4.7 電池端電壓 555
第17章 固體電解質(zhì)電解池 556
17.1 濃差型固體電解質(zhì)電解池 556
17.1.1 陰極電勢 556
17.1.2 陰極過電勢 558
17.1.3 陽極電勢 558
17.1.4 陽極過電勢 560
17.1.5 電解池電動(dòng)勢 560
17.1.6 電解池過電勢 562
17.2 氣體濃差電解池 562
17.2.1 陰極電勢 563
17.2.2 陰極過電勢 564
17.2.3 陽極電勢 565
17.2.4 陽極過電勢 566
17.2.5 電解池電動(dòng)勢 567
17.2.6 電解池過電勢 568
17.3 分解型固體電解池 569
17.3.1 陰極電勢 569
17.3.2 陰極過電勢 571
17.3.3 陽極電勢 571
17.3.4 陽極過電勢 573
17.3.5 電解池電動(dòng)勢 573
17.3.6 電解池過電勢 575
17.4 電解固體MgCl2 575
17.4.1 陰極電勢 576
17.4.2 陰極過電勢 577
17.4.3 陽極電勢 578
17.4.4 陽極過電勢 579
17.4.5 電解池電動(dòng)勢 580
17.4.6 電解池過電勢 581
17.5 電解固體TiO2 582
17.5.1 陰極電勢 582
17.5.2 陰極過電勢 583
17.5.3 陽極電勢 584
17.5.4 陽極過電勢 585
17.5.5 電解池電動(dòng)勢 586
17.5.6 電解池過電勢 587
17.6 電解CaS 588
17.6.1 陰極電勢 588
17.6.2 陰極過電勢 590
17.6.3 陽極電勢 590
17.6.4 陽極過電勢 592
17.6.5 電解池電動(dòng)勢 592
17.6.6 電解池過電勢 594
第18章 一次電池 595
18.1 鋅電池 595
18.1.1 Zn/Ag2O電池 595
18.1.2 Zn/C電池 601
18.1.3 Zn/C堿性電池 608
18.2 金屬-空氣電池 614
18.2.1 Zn-空氣電池 614
18.2.2 Al-空氣電池 620
18.3 燃料電池 633
18.3.1 堿性燃料電池 636
18.3.2 磷酸燃料電池 642
18.3.3 質(zhì)子交換膜燃料電池 649
18.3.4 醇類燃料電池 655
18.3.5 碳酸鹽燃料電池 662
18.3.6 固體氧化物電解質(zhì)燃料電池 669
第19章 二次電池 676
19.1 蓄電池 676
19.1.1 鉛酸蓄電池 676
19.1.2 熔鹽鈉蓄電池 689
19.2 Ni/Cd電池 702
19.2.1 電池放電和電化學(xué)反應(yīng) 702
19.2.2 Ni/Cd電池充電的電化學(xué)反應(yīng) 708
19.3 Ni/MeH電池 714
19.3.1 Ni/MeH電池放電 714
19.3.2 Ni/MeH電池充電 720
19.4 鋰離子電池 727
19.4.1 鈷酸鋰電池 728
19.4.2 磷酸鐵鋰電池 740
19.4.3 三元材料電池 753
19.5 鈉離子電池 767
19.5.1 鈉離子電池放電 767
19.5.2 鈉離子電池充電 773
參考文獻(xiàn) 780