章应用电化学基础.ppt

应用电化学 Applied Electrochemistry;★主要参考资料 ;0.1.1 电化学的定义 研究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学。 电化学是研究电与化学变化之间的关系，即立足于物质与电流的磁、热、化学作用。 研究电能与化学能相互转化及转化过程规律的科学。 研究电化学平衡（热力学范畴）与电化学反应速度（动力学范畴）的科学。;??研究带电界面上所发生现象的科学。 ??研究载流子（电子、空穴、离子）在电化学体系（特别是离子导体和电子导体的相界面及其邻近区域）中的输运和反应规律的科学。;0.1.2 电化学的发展;意大利的解剖学家Luigi Galvani在解剖青蛙时发现，不同金属的两端接触青蛙时有电流通过，这种电流称为动物电(1791年)。 这个现象被同国的物理学家Alessandro Count Volta进行了补充实验，于1799年发明了第一个原电池， 1800年3月被证实为Volta电堆。这种电池称为Galvani (伽伐尼)电池，电动势的单位称为Volta (使电流流动的力)。这个电池的发明使利用电动势和电流方面的研究成为可能。 1800年，英国的William Nicholson及Sir Anthony Carlisle做了水电解的研究工作。 1807年，Sir Humphry Davy用电解制备碱金属，得到钠和钾。;1820年，丹麦的物理学家Hans Christian Oersted发现了电流的电磁作用， Davy的学生Although Michael Farady做了补充实验，于1831年发现了电磁感应现象。这一发现使得Siemens得到启发，发明了发电机。 1833年， Farady提出了著名的法拉第定律，其后与科学史学家Willam Whewell一起提出了有关电化学的术语（阴离子、阴极、阳离子、阳极、电极、电解等）。 1837年，雅可比发明电铸技术，随后用于精 炼铜。 1839， Grove由电解水得到启发，发明氢氧燃料电池。 ;1849年，科尔贝(Kolbe)电解戊酸水溶液得到辛烷。 1859年，普兰特发明了铅酸电池；;电化学动力学-即电极过程动力学 研究电化学反应的速度与反应机理。 ?? 1905年Tafel方程； ?? 1930年Butler-Volmer方程； ?? 1933年双电层对活化过程的影响； ?? 1932~1938年混合电位下的速度论方法； ?? 1924年极谱方法； ?? 1935年扩散电流方程；;??现代电化学 从宏观概念上升到微观结构与微观动力学的概念，20世纪60年代后开始出现。如量子电化学、微观电化学等。现今电化学的研究已深入到电化学界面的原子-分子世界。 电化学的应用研究始终伴随着电化学的发展 电池、电解、电合成、电分析等。 电化学与其它学科的交叉-边缘学科 如固体电解质电化学、半导体电化学、生物电化学;0.1.3 电化学的研究领域 电化学是一门重要的边缘学科，它与化学领域中其它学科、电子学、固体物理学、生物学等学科有密切的联系，产生了众多分支学科。 这些学科涉及能源、材料、生命以及环境等重大问题的研究。电化学将是21世纪的一门绿色化学和热门科学，其中与能源、生物、环境、纳米材料有关的电化学成为研究的热点。; 电化学研究领域横跨纯自然科学（理学）和应用自然科学（工程、技术）两大方面，而且各个领域都建立在共同的基础之上，即理论电化学。;0.2 应用电化学涉及的领域 电化学应用范围很广，远远超出化学领域，电化学的实际应用大致分为： (1)电合成无机物和有机物：例如氯气、氢氧 化钠、高锰酸钾、己二腈、四烷基铅； (2)金属的提取与精炼：例如熔盐电解制取 铝、湿法电冶锌、电解精炼铜；;(5)表面精饰：包括电镀、阳极氧化、电泳涂漆等； (6)电解加工：包括电成型(电铸)、电切削、电抛磨；; 随着社会需求的不断增长，电化学工业在国民经济中的地位将日益提高。虽然目前世界能源较紧张，较难全面地、大规模地发展电化学工业生产，但是随着核能和太阳能的广泛开发和利用，随着对环境保护的要求越来越严格，许多传统的化工过程和冶金过程可望由电化学过程所替代。电化学应用前景将越来越宽广。;0.3 本课程的学习要求;内容 第一章 应用电化学基础 第二章 电催化过程 第三章 化学电源 第四章 金属表面精饰 第五章 无机物的电解工业 第六章 有机物的电解工业 第七章 电化学传感器;第一章;主要内容;1.1.1 电极系统 1.1.1 两类导体 1.1.2 电极系统及其特点 1.1.3 常见的几类电极系统 1.1.4 电极的含义及分类 1.1.2 隔膜 1.1.3 电解液 ;1.1.1.1 两类导体;;系统、环境与相 被划定的