电化学基础-王玮
Na_(3)V_(2)(PO_(4))_(2)O_(2)F钠离子电池正极材料的水热法制备及性能
摘要：采用水热法制备了 Na3V2(PO4)2O2F (NVPOF)钠离子电池正极材料，利用 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和恒流 充放电(GCD)等方法研究了其形貌、结构与电化学性能。结果显示，纯相 NVPOF 形貌规则，呈长 1~3 μm、宽 300 nm~1 μm、长宽 比为 2~3 的四棱柱形貌。NVPOF 具有 2 对平稳的充放电平台，在 0.2C 和 2C 电流密度下，放电比容量达到 124.2 和 70.5 mAh· g-1，经 100 次循环后，放电比容量仍有 105.8 和 59.6 mAh·g-1，容量保持率达到 85.2% 和 84.5%，库仑效率基本在 97% 以上，且低 温(0 ℃)电化学性能也有不错的表现。经还原氧化石墨烯(rGO)包覆提高电子电导率，NVPOF@rGO 在 0.5C 和 2C 的室温放电比 容量高达 124.4 和 88.4 mAh·g-1，且 2C 倍率下循环 200 圈后的比容量仍有 78.7 mAh·g-1，容量保持率高达 89%，库仑效率始终保 持在 99% 左右，显示出优异的倍率和循环性能。
关键词：Na3V2(PO4)2O2F；水热法；钠离子电池；循环性能
中图分类号：O646.21
文献标识码：A
文章编号：1001‑4861(2021)07‑1204‑07
7-7 元素电势图及其应用,实用化学电源
第 7 讲 电化学基础知行合一、经世致用7.7 元素电势图及其应用，实用化学电源7.7 Element potential diagram and its application,Practical chemical power supply本次课主要内容：元素电势图及其应用实用化学电源元素电势图：把同一元素的不同氧化态物质，按照其氧化数由高到低的顺序从左至右排列成图，并在两种氧化态之间的连线上标出 25℃时相应电对的标准电极电势值而得到的图。
-有注明了E A Ө 、E B Ө 的酸性介质和碱性介质中的元素电势图之分。
-如 Cu 在酸性介质中的元素电势图：Cu 2+ Cu + Cu0.16070.5180E A Ө / V 0.3394-主要用于求未知电对的标准电极电势和判断歧化反应能否发生元素电势图的应用1. 求未知电对的标准电极电势z 1z 2z 3A B z x E xE 1C E 2DE 3图中，z 为任意一电对不同氧化态之间元素氧化数的差值。
（1）A + z1e-⇌ B E1Ө ∆r G m1Ө = –z1FE1Ө（2）B + z1e-⇌ C E2Ө ∆r G m2Ө = –z2FE2Ө（3）C + z3e-⇌ D E3Ө ∆r G m3Ө = –z3FE3Ө +）（4）A + z x e-⇌ D E xӨ ∆r G m xӨ = –z x FE xӨ根据盖斯定律，由于电极反应（4）=（1）+（2）+（3） 则： ∆r G m xӨ = ∆r G m1Ө + ∆r G m2Ө + ∆r G m3Ө且：z x = z1 + z2 + z3再根据： r G mӨ = – z FEӨ则有： -z x FE xӨ = - z1FE1Ө - z2FE2Ө - z3FE3Өz x E xӨ = z1E1Ө + z2E2Ө + z3E3Ө故：E xӨ =z1E1Ө + z2E2Ө + z3E3Өz x已知 25 ℃ 时，在酸性溶液中 E 1Ө(Cu 2+/Cu +) = 0.1607V ， E 2Ө(Cu 2+/Cu) = 0.3394 V ，试求 E x Ө(Cu +/Cu)。
第一章 电化学基础
2. 特殊的异相催化反应
3. 氧化、还原反应等当量进行
4. 氧化、还原反应相互独立又相互制约
（电子数，时间）
1.3 法拉第定律
1mol电子的个数6.022x1023 阿伏伽德罗常数——NA 1个电子的电量1.6x10-19C ——e 1mol电子的电量为96500C
什么是电化学？
Cu - 2eCu2+ + 2eCu2+ Cu
e
阳极
+ V
阴极
Cu
e
Cu
在两类导体界面间 进行的有电子参加的化 学反应，称为电极反应 或电化学反应。
Cu2+
CuSO4
什么是电化学？
正是由于世界上存在着电流通过两类 导体的系统，并且出现了一些列与之相关 的问题需要研究，才形成了电化学这样一 门科学。
在荷兰的Westervoort示范的 100kW的常压式SOFC系统 美国西屋公司220kW管式SOFC 发电站， 2002，
电解和电镀工业
电化学传感器
丹麦Radiometer ABL800 全自动血气分析仪
1.2 基本概念及电化学反应特点
电极：与第二类导体相接触的第一类导体 电极体系：第一类导体与第二类导体相接触所构 成的体系 电化学装置：两个或两个以上电极、溶液、容器、 附件所构成的装置
H2O(l)H2(g)+½O2(g) G =237.2 kJmol-1
基本概念
正极：电势高的电极 负极：电势低的电极 阴极：发生还原反应的电极 阳极：发生氧化反应的电极
电池
阳极
1.1 V 盐 桥
+
阴极
Zn
十六届全国电化学会议20111013~20111017重庆大学
A-065 A-066 A-067 A-068 A-069 A-070 A-071 A-072 A-073 A-074 A-075 A-076 A-077 A-078 A-079 A-080 A-081 A-082 A-083 A-084 A-085 A-086
硒模板和铂纳米空球的可控制备与表征
数字全息术现场观测磁场对铜阳极溶解过程的影响 可控微环境下亚铁离子和硫酸根离子对铁/ 硫酸体系阳极溶解 张建立，李亮，朱永艳，王超 过程的影响 朱永艳，高桂飞，李彩霞，张建立，李亮，王 外加应力对X70 碳钢在H2 SO4溶液中电化学振荡行为的影响 超 Yongquan Zhou, Chunhui Fang,Yan Fang, Fayan Physicochemical Properties of Aqueous NaB(OH)4 Solutions Zhu, Song Tao, Sha Xu, Qiaoling Cheng 电化学石英晶体微天平原位监测铝阳极氧化的初期过程 于艳，巫生茂，雷惊雷，李凌杰，张胜涛 叶群丽，刘小分，李芳君，章雪萍，黄美燕， 硅酸钠对6063铝合金在3.5%NaCl介质中的缓蚀作用 李冠宇 黄逸凡，李剑锋，李松波，吴德印，任斌，田 界面电化学体系的电子增强拉曼現象 刘锋，kamran Khan, 梁景洪，王洋，颜佳伟，毛 Au 和Pd纳米粒子在Au电极表面的锚定及其对细胞色素C电子 中群 转移增强的研究 秉伟 Pt(111)和Pt(100)单晶电极表面氢电极反应的DFT计算研究 张千帆，杨帆，刘欲文，陈胜利 Pd-Ni二元金属催化剂的制备及对乙醇电催化氧化性能研究 李巧霞，徐群杰，陆超 原位椭圆偏振光谱法研究草酸中铝阳极氧化过程 郑莎，雷惊雷，李凌杰，张胜涛 3+ Ce 电对在Pt 旋转圆盘上的动力学行为 李照华，褚有群，马淳安 CTAB对抗坏血酸、多巴胺和尿酸电分离的研究 朱志新，姜雪莹，耿爱芳，刘佰军，李克昌 李松波，李剑锋，黄逸凡，吴德印，任斌，田 壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱在单晶电极表面的研究 中群 MCMB/(Al 2O3 包覆LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2)电池的抗过充性能研究 刘浩涵，张建，娄豫皖，谢晓华，韩学武，刘 微，康亚楠，王倩，夏保佳 直流反应磁控溅射方法制备硅掺杂纳米TiO2薄膜及其光电性 孙钰珺，沈杰，崔晓莉 能 张晓艳，孙明轩，孙钰珺，李靖，宋鹏，孙 石墨烯氧化物薄膜电极的光电化学特性 通，崔晓莉，江志裕 对乙酰氨基酚在石墨烯和例子液体复合修饰电极上的电化学 高渐龙，何晓英，李明齐，宋桃，魏胤，杨雪 行为及其测定 娟 吴德印，赵刘斌，黄荣，庞然，于利娟，陶 金属纳间隙中嵌入分子的表面增强拉曼光谱的理论研究 莎，田中群 金属电极上吸附含wagging振动模的分子的拉曼光谱 陶莎，赵刘斌，吴德印，田中群 电化学表面增强红外光谱研究的若干新进展 蔡文斌
高三化学第一轮复习电化学基础
6放电顺序：
阴极：氧化性强的离子先得电子
Ag+>Hg2+>Cu2+>H+(水)>Pb2+>sn2+>Fe2+>… >Na+>Ca 2+ > K+ 金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。
阳极：还原性强的离子先失电子
金属 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水) >含氧酸根>F－
7.电解池 阴、阳极的判断
用溶液即Mg—Al —NaOH溶液构成的原电池中,则Mg为
正极,Al为负极。
(2) 根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电
流流入的一极为负极；
(3)根据内电路中自由离子的移动方向确定：在 内电路中阴离子移向的电极为负极，阳离子移 向的电极为正极。 （4）根据氧化还原反应确定: 发生氧化反应(还 原剂中元素化合价升高)的一极为负极。此外 还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象 （如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂 的变化等）来判断。
练习 已知CH4、O2、NaOH溶液组成的燃料 电池总反应：
CH4+2OH-+2O2→ CO3 2 -+3H2O请写出其 电极反应。 解： ①燃烧总反应： CH4+2O2→CO2+2H2O
②燃料电池总反应： CH4+2OH-+2O2→ CO3 2 -+3H2O ③正极：2O2+4H2O+8e－→8OH④负极：CH4+10OH--8e－→CO32-+7H2O
隔开空气和水 3、金属的防护方法（常见） 1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 （不锈钢、青铜器） 2、在金属表面覆盖保护层 ①涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷、塑料。 ②镀抗蚀金属－电镀法.白铁皮Zn马口铁Sn）
第四章电化学基础
(3)可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池的电极反应式时，由于电极都参加反 应，且正方向、逆方向反应都能进行，所以要明确电池和电 极，放电时为原电池，充电时为电解池。原电池的负极反应 为放电方向的氧化反应；原电池的正极反应为放电方向的还 原反应。 (4)给出电极反应式书写总反应式 根据给出的两个电极反应式，写出总反应式时，首先要 使两个电极反应式的得失电子数相等后，再将两式相加，然 后消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意，若反应式 同侧出现不能大量共存的离子，如H＋和OH－、Pb2＋和SO， 要写成反应后的物质即H2O和PbSO4。
名师解惑 一、电极反应式的书写 1．书写要遵循的原则 (1)遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。 (2)弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离 子符号表示。 (3)正极反应产物、负极反应产物可根据题意或化学方程 式确定，还要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 2．电极反应式的书写类型 (1)根据装置书写电极反应式 首先判断该电池所依据的化学反应，从而确定两个半反 应，即电极反应。 (2)给出总反应式，写电极反应式
名师解惑 一、原电池正、负极的判断方法 原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正 极和负极的方法有： 1．由组成原电池两极的电极材料判断：一般是活泼的 金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 2．根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极 流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。 3．根据原电池的电解质溶液中离子定向移动的方向判 断：在原电池的电解质溶液中，阳离子移向的极是正极，阴 离子移向的极是负极。 4．根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极 总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应。 5．依据现象判断：溶解的一极为负极，增重或者有气 泡放出的一极为正极。
电化学论文
学院化工学院专业生物工程年级2015级本科一年级姓名冯国政学号**********指导教师王为2016年5月14日浅谈生物电池摘要从我们读到的文献上发现目前生物电池按照作用机理可以大致以下两类。
一是生物质产氢，然后利用氢能进行发电。
二是生物直接在电极将有机物（如糖类）氧化，进行直接发电。
按照产电的主体划分又可以分为酶燃料电池和微生物燃料电池。
本文将主要讨论生物电池的历史、微生物燃料电池、酶生物燃料电池，还将对生物电池的前景进行展望。
1 生物电池的历史早在1910年，英国植物学家就将铂作为电极置于大肠杆菌的培养液里，成功地制造出了世界上第一个细菌电池。
1984年，美国科学家设计出一种用于太空飞船的细菌电池，其电极的活性物来自宇航员的尿液和活细菌。
但当时的细菌电池发电效率较低。
到了20世纪80年代末，细菌发电取得重要进展，英国化学家让细菌在电池组里分解分子以释放电子并向阳极运动产生电能。
他们在糖液中添加某些诸如染料之类的芳香族化合物作为稀释液来提高生物系统输送电子的能力，而在细菌发电期间还需朝电池里不断充气并搅拌细菌培养液和氧化物的混和物。
理论上，利用这种细菌电池每100g糖可获得1352930库仑的电能，其效率可达40%远高于当时使用的电池的效率，而且还有10%的潜力可挖掘。
只要不断地往电池里添入糖就可获得2A电流，且能持续数月之久。
利用细菌发电原理，人们正在构想建立细菌发电站。
比如，基于10m见方的立方体容器内的细菌培养液，可建立起一个1000kW的细菌发电站，每小时耗糖量为200kg。
发电成本虽然高一些，但这是一种对环境无污染的“绿色”电站。
且随着技术的发展，完全可用诸如锯末、秸秆、落叶等废有机物的水解物来代替糖液。
因此，细菌发电的前景十分诱人。
[1]2 微生物燃料电池2.1 微生物燃料电池的原理微生物燃料电池本质上是收获微生物代谢过程中产生的电子并引导电子产生电流的系统。
（如图1）微生物燃料电池的功率输出取决于系统传递电子的数量和速率以及阳极与阴极间的电位差。
人教版化学选修4《化学反应原理》第四章电化学基础 教材分析
《中学化学教材分析与研究》期末作业化学学院2009级4班丁弘正2009210322指导老师：曾艳化学选修4 化学反应原理第四章电化学基础一、分析教材中知识内容的本体化学选修4中包括三部分内容，即化学反应与能量变化、化学反应速率与化学平衡以及溶液中的离子反应。
本章电化学基础与第一章化学反应与能量同属化学反应与能量变化的范畴。
与苏教版、鲁科版教材将电化学部分并入化学反应与能量变化一章不同，人教版高中化学教材将其单独提出作为一章安排在本册教材的最后。
这样的安排一方面是由于在难易程度上，化学反应热的部分相对简单，学生在义务教育阶段和高中必修阶段中都有所接触，对其比较熟悉，因此接受相关内容知识较为容易。
此外化学热力学部分知识，告诉学生一个化学反应能否发生，是研究化学反应原理的基础和前提，故将其列为选修4的第一章，让学生最先学习该部分内容。
而电化学部分中，其电极反应、电池反应等内容虽然在必修阶段有所涉及，但所讲授的内容较为简单，学生没有深入学习，因此对该部分内容的掌握存在一定困难。
同时，在该部分内容的学习上，需要用到弱电解质电离等相关知识，因此，教材将其单独列为一章放在最后，让学生在有了一定理论基础和学习化学反应原理方法的基础上再来学习。
在这一章的编排顺序上，教材首先从学生已经在必修阶段有所接触的原电池入手，在巩固、强化学生普通原电池反应原理、电极反应基础上，引入盐桥、半电池的概念。
在第2节学习化学电池的过程中，与必修阶段仅仅作简单介绍相比，选修4中的学习更加注重反应的本质，各类电池的优缺点及相互之间的联系与差异。
在学习完化学能转化为电能的知识后，教材安排了电能转化为化学能，即电解池的相关知识。
而在本章内容的最后，教材安排了金属的电化学腐蚀与防护一节，需要学生将原电池与电解池的相关知识，综合运用到解决实际问题上，是对学生分析问题能力的提升。
纵观电化学基础一章的编排，教材由浅入深，从学生较为熟悉的内容开始入手，逐渐引入新的知识点，引导学生一步步学习，既符合学科知识的逻辑顺序，又适应了学生的认知和心理发展顺序，有利于学生更好地学习掌握该部分的知识内容。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中国海洋大学本科生课程大纲
课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修
一、课程介绍
1.课程描述：
电化学基础是在学习无机化学和物理化学的基础上开设的电化学入门课程，是材料化学专业的学科基础必修课程。
主要介绍电化学材料科学的基本理论、基本概念等内容，为今后学习奠定基础。
2.设计思路：
尽管先修课程物理化学中有专门一章介绍电化学，但是随着电化学材料科学的快速发展，电化学技术在材料科学与工程领域中的应用越来越广泛。
本课程着重介绍电化学的基本知识、基本原理和电化学技术应用。
3.课程与其他课程的关系
本课程的先修课程是物理化学。
为后期更好的学习新能源材料概论、金属腐蚀与防护、功能高分子材料等专业课程，更好的开展毕业论文（设计）工作奠定基础。
二、课程目标
本课程的目标是让学生在前期学习物理化学等课程的基础上，系统学习电化学的基本理论、基本原理等内容，并能够应用于后续其他专业课程的学习。
了解、掌握电
- 1 -
化学材料科学研究所涉及的基本理论和基本原理以及电化学技术的应用。
三、学习要求
本课程要求学生（或小组）及时关注网络教学（包括移动客户端）的阅读资料、思考讨论题等，按照要求在课前完成相关的资料检索汇总及思考；在课堂上认真听讲，积极参与课堂讨论；课后积极参与小组活动并完成作业。
四、教学内容
五、参考教材与主要参考书
[1] (美)巴德等. 电化学方法原理和应用（第二版）. 化学工业出版社. 2005.5
[2] 高鹏等. 电化学基础教程. 化学工业出版社. 2013.9
[3] (德)哈曼等. 电化学. 化学工业出版社. 2010
六、成绩评定
（一）考核方式 A.闭卷考试：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系：
- 1 -
七、学术诚信
学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。
他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。
本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核
教学院长：院学术委员会签章：
- 1 -。