电化学目前来看,研究方向很多,从应用角度来讲,有太阳能电池、燃料电池、电催化、锂电池、超电容、电腐蚀与防护、电化学传感器、电芬顿降解以及上面的各种相关技术。从研究对象来讲,有纳米电化学,界面电化学,离子液体电化学,生物电化学,膜电化学。不知道题主的研究基础如何,电化学一般是本科和研究生开始学,如果要学习电化学,首先要以大学物理化学课本为基础,熟悉其中热力学、动力学和电池的基本原理,就可以了解电化学的基础了。接下来,可以根据自己的研究方向,查阅相关的综述文章,看看电化学在该方向的应用文章。电化学专业书籍的话,可以从巴德的电化学原理与方法,以及哈曼的电化学 这两本书开始看。电化学的公式推导非常繁琐,对于数学物理不太好的简直是折磨,可以只看结论,不看推导。以上的书看完,大概就可以应对多数情况了。
第一类原电池:
①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物);
②电解质溶液,至少要能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应,一般是置换反应;
③两电极插入电解质溶液中且用导线连接。
方法:先找出两极相对活泼性,相对活泼的金属作负极,负极失去电子发生氧化反应,形成阳离子进入溶液;较不活泼的金属作正极,溶液中原有的阳离子按氧化性强弱顺序在正极上得到电子还原反应,析出金属或氢气,正极材料不参与反应。如:Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg。但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al(Mg与NaOH溶液不反应,Al是两性金属,可以与NaOH溶液反应)。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在(得失电子不能同时在同极上发生),不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。
第二类原电池:
①两个活动性不同的电极;
②任何电解质溶液(酸、碱、盐皆可);
③形成回路。这类原电池的特点是电极与电解质溶液不发生置换反应,电解质溶液只起导电作用。正极一般是吸氧腐蚀的电极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-。微电池(即若干微小的原电池)为不正规的原电池。合金或不纯的金属在潮湿空气中就能形成微电池。电化学腐蚀即微电池腐蚀,依然是原电池原理。一般原电池和微电池的区别在于前者中两个电极不直接接触,故前者电流是在导线中流动,而后者电流是在金属体内部流过。微电池腐蚀分为析氢腐蚀(发生在酸性较强的溶液里,正极上H+被还原)和吸氧腐蚀(发生在中性、碱性或极弱酸性溶液里,正极上是氧气被还原:O2+2H2O+4e-=4OH-)。