譜學(xué)電化學(xué)

第1章譜學(xué)電化學(xué)綜論1
1.1引言1
1.2歷史3
1.3分類7
1.4分辨率10
1.5靈敏度13
1.6應(yīng)用17
1.7理論20
1.8新突破22
1.9趨勢(shì)26
參考文獻(xiàn)28

第2章電化學(xué)拉曼光譜技術(shù)31
2.1拉曼光譜基礎(chǔ)31
2.1.1常規(guī)拉曼光譜31
2.1.2共振拉曼光譜33
2.2電化學(xué)表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)34
2.2.1表面增強(qiáng)拉曼光譜34
2.2.2電化學(xué)表面增強(qiáng)拉曼散射光譜的特征和基本原理35
2.3電極表面物種的振動(dòng)性質(zhì)37
2.4表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)與表面紅外光譜技術(shù)的比較38
2.5電化學(xué)表面增強(qiáng)拉曼散射光譜實(shí)驗(yàn)39
2.5.1光譜實(shí)驗(yàn)裝置40
2.5.2光學(xué)工作方式42
2.5.3拉曼光譜電解池43
2.6SERS活性電極的制備及評(píng)價(jià)47
2.6.1SERS活性電極的制備47
2.6.2SERS基底增強(qiáng)效應(yīng)的評(píng)價(jià)——增強(qiáng)因子的計(jì)算52
2.7電化學(xué)拉曼光譜實(shí)驗(yàn)55
2.7.1檢測(cè)步驟55
2.7.2檢測(cè)靈敏度57
2.7.3光譜分辨率59
2.7.4時(shí)間分辨率60
2.7.5空間分辨率61
2.8拉曼光譜在電化學(xué)中的應(yīng)用63
2.8.1界面水的取向和結(jié)構(gòu)63
2.8.2氫的吸脫附64
2.8.3一氧化碳的吸附68
2.8.4甲醇的電催化氧化反應(yīng)69
2.8.5析氧反應(yīng)72
2.8.6苯的吸附和反應(yīng)73
2.8.7芐基氯的催化還原機(jī)理76
2.8.8緩蝕體系81
2.8.9電鍍體系83
2.8.10鋰離子電池體系84
2.8.11SHINERS技術(shù)的應(yīng)用86
2.8.12TERS技術(shù)的應(yīng)用87
2.9EC-Raman的發(fā)展前景89
參考文獻(xiàn)91

第3章電化學(xué)衰減全反射表面增強(qiáng)紅外光譜技術(shù)93
3.1表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)94
3.1.1電磁場(chǎng)增強(qiáng)機(jī)理94
3.1.2化學(xué)增強(qiáng)機(jī)理98
3.1.3表面紅外散射模型99
3.1.4SEIRAS的表面選律101
3.2電化學(xué)ATR-SEIRAS的光路系統(tǒng)103
3.2.1表面增強(qiáng)活性薄膜電極的制備104
3.2.2新型電化學(xué)ATR-SEIRAS光學(xué)組件設(shè)計(jì)107
3.2.3新型電化學(xué)ATR-SEIRAS光譜池設(shè)計(jì)109
3.3電化學(xué)ATR-SEIRAS的應(yīng)用111
3.3.1有機(jī)小分子電催化機(jī)理111
3.3.2電極表面分子吸附構(gòu)型119
3.4小結(jié)124
參考文獻(xiàn)124

第4章電化學(xué)中的非線性光學(xué)技術(shù)129
4.1非線性光學(xué)的基本原理130
4.1.1非線性光學(xué)效應(yīng)與和頻光譜產(chǎn)生130
4.1.2二次諧波與和頻光譜的特點(diǎn)131
4.1.3和頻光譜和二次諧波的強(qiáng)度公式132
4.1.4二階非線性光學(xué)測(cè)量能提供的電化學(xué)界面的微觀信息133
4.1.5非線性光學(xué)的發(fā)展歷史134
4.2介質(zhì)對(duì)光場(chǎng)的非線性響應(yīng)135
4.2.1電介質(zhì)極化的定義135
4.2.2介質(zhì)的非線性極化135
4.2.3分子的極化136
4.2.4產(chǎn)生非線性極化的微觀機(jī)理137
4.3非線性極化率的微觀表示137
4.4非線性極化過(guò)程的物理圖像138
4.4.1光學(xué)二次諧波（倍頻）的物理圖像描述139
4.4.2光學(xué)和頻與差頻效應(yīng)139
4.4.3非線性極化率的共振增強(qiáng)140
4.5非線性極化率的約化141
4.5.1本征置換對(duì)稱性141
4.5.2非線性極化率的空間對(duì)稱性142
4.6界面和頻光譜公式的一些討論146
4.6.1可見紅外和頻振動(dòng)光譜146
4.6.2和頻光譜的相位匹配條件147
4.6.3二次諧波的強(qiáng)度公式148
4.6.4和頻振動(dòng)光譜的線形148
4.6.5和頻振動(dòng)光譜的相位149
4.6.6偏振和頻光譜的強(qiáng)度公式149
4.6.7界面非線性光學(xué)理論——微觀模型152
4.6.8用SFG和SHG測(cè)量界面分子的取向154
4.7外場(chǎng)的影響168
4.8二次諧波研究電極/溶液界面問(wèn)題169
4.8.1二次諧波研究單晶金屬電極界面169
4.8.2SHG研究半導(dǎo)體電極/溶液界面的性質(zhì)179
4.8.3液體電化學(xué)界面189
4.9電極表面的和頻光譜199
4.9.1實(shí)驗(yàn)裝置199
4.9.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果202
4.10結(jié)論與展望224
參考文獻(xiàn)230

第5章電化學(xué)質(zhì)譜技術(shù)238
5.1質(zhì)譜技術(shù)基礎(chǔ)239
5.1.1質(zhì)譜方法的工作原理239
5.1.2分子的離子化過(guò)程241
5.1.3離子的分離與檢測(cè)241
5.1.4質(zhì)譜儀的重要技術(shù)參數(shù)243
5.2微分電化學(xué)質(zhì)譜技術(shù)244
5.2.1微分電化學(xué)質(zhì)譜的發(fā)展244
5.2.2微分電化學(xué)質(zhì)譜儀的器件選擇246
5.2.3電解液/真空系統(tǒng)界面以及真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)247
5.2.4微分電化學(xué)質(zhì)譜電解池249
5.2.5微分電化學(xué)質(zhì)譜信號(hào)的測(cè)量與校正256
5.2.6校正質(zhì)譜信號(hào)需要注意的問(wèn)題259
5.3微分電化學(xué)質(zhì)譜的應(yīng)用實(shí)例261
5.3.1低溫燃料電池相關(guān)的電催化反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)研究261
5.3.2微分電化學(xué)質(zhì)譜在鋰離子電池與鋰空電池中的應(yīng)用267
5.3.3微分電化學(xué)質(zhì)譜在二氧化碳的電化學(xué)與光電化學(xué)還原方面的應(yīng)用269
5.3.4微分電化學(xué)質(zhì)譜技術(shù)在溶液中痕量有機(jī)物分析中的應(yīng)用271
5.4電化學(xué)紅外-質(zhì)譜實(shí)時(shí)聯(lián)用技術(shù)272
5.4.1聯(lián)用技術(shù)的關(guān)鍵——雙薄層流動(dòng)電解池273
5.4.2紅外和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在研究電催化反應(yīng)方面的應(yīng)用實(shí)例275
5.5總結(jié)和展望280
參考文獻(xiàn)281

第6章量子化學(xué)理論在譜學(xué)電化學(xué)中的應(yīng)用284
6.1譜學(xué)電化學(xué)中的問(wèn)題285
6.2金屬電極的表面吸附理論模型287
6.3基于量子化學(xué)的譜學(xué)電化學(xué)理論288
6.3.1定態(tài)Schrdinger方程的微擾理論288
6.3.2Born-Oppenheimer（BO）近似289
6.3.3核運(yùn)動(dòng)Schrdinger方程290
6.3.4分子光譜的強(qiáng)度理論292
6.4電化學(xué)表面紅外振動(dòng)光譜理論296
6.5電化學(xué)表面增強(qiáng)拉曼光譜的理論304
6.5.1電磁場(chǎng)增強(qiáng)機(jī)理305
6.5.2化學(xué)增強(qiáng)機(jī)理308
6.5.3對(duì)巰基苯胺的電化學(xué)SERS光譜318
6.6總結(jié)與展望324
參考文獻(xiàn)325

第7章電化學(xué)掃描探針顯微術(shù)331
7.1STM理論332
7.1.1STM原理332
7.1.2STM成像332
7.1.3隧道譜333
7.2ECSTM儀器和實(shí)驗(yàn)方法334
7.2.1STM工作方式334
7.2.2ECSTM基本特點(diǎn)335
7.2.3ECSTM實(shí)驗(yàn)336
7.3ECSTM在水溶液中的應(yīng)用343
7.3.1表面成像343
7.3.2表面構(gòu)筑345
7.3.3隧道譜測(cè)量345
7.4ECSTM在離子液體中的應(yīng)用346
7.4.1表面成像347
7.4.2離子液體中的表面構(gòu)筑和電導(dǎo)測(cè)量349
7.5小結(jié)356
參考文獻(xiàn)356

索引359