電化學測試技術

第1章 電極系統(tǒng)與電極結構
1.1 電極系統(tǒng)、電極電位1
1.2 電極反應的特點7
1.3 電極界面的雙電層結構9
1.3.1 雙電層的形成9
1.3.2 電毛細管曲線和雙電層電容10
1.3.3 電極/溶液界面上的吸附現(xiàn)象13
1.3.4 雙電層結構模型18
參考文獻21
第2章 電化學測量基礎
2.1 單電極反應的動力學方程22
2.1.1 電極過程與控制步驟22
2.1.2 傳質方式23
2.1.3 穩(wěn)態(tài)擴散24
2.1.4 非穩(wěn)態(tài)擴散27
2.1.5 電化學極化條件下的動力學方程27
2.1.6 濃差極化條件下的動力學方程35
2.1.7 混合極化條件下的動力學方程37
2.1.8 多電子轉移步驟和復雜電極過程39
2.2 腐蝕金屬電極的極化曲線方程40
2.2.1 混合電位與電極反應耦合40
2.2.2 腐蝕金屬電極的極化曲線方程43
2.3 半導體電極45
2.3.1 能帶模型45
2.3.2 半導體/電解質界面48
2.3.3 無光照下半導體電極反應動力學51
2.3.4 半導體電極的光效應54
2.3.5 半導體電極與金屬電極的差別55
2.4 電化學信號的測量55
2.4.1 電極電位的測量56
2.4.2 極化電流的測量和控制57
2.4.3 工作電極60
2.4.4 參比電極64
2.4.5 Luggin毛細管66
2.4.6 電解質溶液67
2.4.7 輔助電極68
2.4.8 鹽橋68
2.4.9 電解池69
參考文獻72
第3章 穩(wěn)態(tài)測量技術
3.1 電化學過程的分類73
3.2 穩(wěn)態(tài)過程74
3.2.1 穩(wěn)態(tài)74
3.2.2 穩(wěn)態(tài)過程的特點75
3.3 穩(wěn)態(tài)極化測量的分類77
3.4 恒電勢穩(wěn)態(tài)測量78
3.5 恒電流穩(wěn)態(tài)測量79
3.6 穩(wěn)態(tài)測量數(shù)據(jù)處理79
3.7 穩(wěn)態(tài)測量方法在電極過程動力學研究中的應用84
3.7.1 測定電極過程動力學參數(shù)84
3.7.2 測定電極反應活化能87
3.7.3 評價化學電源及其活性材料放電性能87
3.8 金屬電沉積中Hull Cell的陰極電流分布規(guī)律89
3.8.1 理論模型89
3.8.2 在金屬電沉積中的應用93
3.9 穩(wěn)態(tài)測量技術在腐蝕電化學研究中的應用95
3.9.1 金屬的鈍化95
3.9.2 緩蝕劑及其緩蝕機理97
3.9.3 穩(wěn)態(tài)測量技術在鋼筋混凝土研究中的應用104
附錄 Qrigin自定義函數(shù)擬合106
參考文獻106
第4章 暫態(tài)測量技術
4.1 暫態(tài)過程108
4.2 暫態(tài)測量技術的分類109
4.3 控制電流暫態(tài)測量技術113
4.3.1 控制電流暫態(tài)測量技術的分類113
4.3.2 恒電流階躍法113
4.3.3 電化學控制條件下的對稱方波電流法120
4.3.4 電化學控制條件下的雙脈沖電流法121
4.4 控制電位暫態(tài)測量技術122
4.4.1 控制電位暫態(tài)測量技術的分類122
4.4.2 恒電位階躍法124
4.4.3 電化學控制條件下的對稱方波電位法129
4.4.4 線性電位掃描法130
4.4.5 三角波電位掃描法134
4.5 控制電量測試技術141
4.6 暫態(tài)測量的數(shù)據(jù)處理142
4.6.1 多個狀態(tài)變量線性體系恒電位階躍測量142
4.6.2 暫態(tài)測量數(shù)據(jù)的數(shù)值模擬——有限差分法146
4.7 暫態(tài)測量技術在金屬陽極氧化研究中的應用149
4.8 暫態(tài)測量技術在金屬腐蝕研究中的應用152
4.8.1 恒電量法152
4.8.2 電位階躍153
4.8.3 電流階躍155
4.8.4 循環(huán)伏安157
參考文獻158
第5章 電化學阻抗譜技術
5.1 電化學阻抗譜的基本概念160
5.1.1 阻抗與導納160
5.1.2 電化學阻抗譜162
5.1.3 等效電路、等效元件及其連接方式162
5.1.4 Kramers?Kronig轉換167
5.1.5 法拉第導納的數(shù)學模型169
5.1.6 混合電位下的電化學阻抗譜172
5.1.7 電化學阻抗譜的時間常數(shù)174
5.1.8 擴散過程引起的阻抗175
5.2 電化學阻抗譜的測量方法180
5.2.1 以正弦波激勵信號測量交流阻抗的方法180
5.2.2 時-頻轉換184
5.3 電化學阻抗譜的數(shù)據(jù)處理和解析193
5.3.1 阻抗數(shù)據(jù)處理的目的與途徑193
5.3.2 阻納數(shù)據(jù)的非線性最小二乘法擬合原理194
5.3.3 等效電路法195
參考文獻203
第6章 電化學阻抗譜技術在電化學研究中的應用
6.1 電化學阻抗譜技術在金屬腐蝕研究中的應用204
6.1.1 電化學阻抗譜技術在陽極溶解和緩蝕劑研究中的應用204
6.1.2 電化學阻抗譜技術在金屬陽極氧化研究中的應用226
6.1.3 電化學阻抗譜技術在局部腐蝕研究中的應用229
6.1.4 涂層/金屬體系的EIS模型及其演化256
6.1.5 涂層防護性能的EIS評價264
6.1.6 水及侵蝕性粒子在涂層中傳輸行為的EIS研究268
6.1.7 局部電化學阻抗譜282
6.2 電化學阻抗譜技術在化學電源研究中的應用286
6.3 電化學阻抗譜技術在光電化學中的應用293
6.3.1 在半導體電極能帶結構等參數(shù)確定中的應用293
6.3.2 在光電催化反應中的應用294
6.3.3 在染料敏化太陽能電池研究中的應用295
參考文獻297
第7章 電化學噪聲技術原理
7.1 電化學噪聲的分類300
7.2 電化學噪聲的測定302
7.3 電化學噪聲的分析303
7.3.1 頻域分析303
7.3.2 時域分析309
7.3.3 電化學噪聲的分形分析311
7.3.4 電化學噪聲的小波分析313
7.3.5 腐蝕指標SE和SG318
7.3.6 電化學發(fā)射光譜法326
7.4 材料腐蝕EN研究的數(shù)據(jù)量化處理及測量中的常見問題327
參考文獻329
第8章 電化學噪聲技術的應用
8.1 電化學噪聲技術在金屬腐蝕研究中的應用333
8.1.1 點蝕的特征333
8.1.2 點蝕過程的電化學噪聲機制336
8.1.3 非穩(wěn)定點蝕和穩(wěn)定點蝕的區(qū)分339
8.1.4 材料應力腐蝕和裂蝕等局部腐蝕的EN特征340
8.1.5 腐蝕類型及其轉換的電化學噪聲研究342
8.1.6 電化學噪聲在金屬自然環(huán)境模擬研究中的應用351
8.2 電化學噪聲技術在涂層性能評價和緩蝕劑篩選研究中的應用368
8.3 電化學噪聲在金屬電沉積研究中的應用369
8.3.1 金屬電沉積噪聲與鍍層結構的關系369
8.3.2 金屬電沉積噪聲特征與電沉積速率控制步驟的關系370
8.3.3 2D/3D成核生長過程的電化學噪聲特征370
8.4 電化學噪聲在化學電源及其它領域中的應用381
8.5 展望381
參考文獻382