分析電化學(xué)

前言

　　本書盡可能全面地覆蓋現(xiàn)代電分析技術(shù)及其設(shè)備，側(cè)重點(diǎn)在于分析電化學(xué)而不是物理化學(xué)中的電化學(xué)。目的在于對(duì)電極反應(yīng)以及電化學(xué)方法和原理給出一個(gè)較為清晰的基礎(chǔ)性的理解；并展示分析電化學(xué)在解決實(shí)際分析問題中所表現(xiàn)出來的巨大潛力。高性能、小尺寸和低成本的電化學(xué)儀器已引發(fā)出很多重要的檢測(cè)體系。感悟分析電化學(xué)的長足發(fā)展以及她的發(fā)展對(duì)分析化學(xué)的深遠(yuǎn)影響，本書與時(shí)俱進(jìn)且簡潔而通俗地描述了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，包括新的方法學(xué)、傳感器、檢測(cè)器及各種微體系。

內(nèi)容概要

　　本書盡可能全面地覆蓋現(xiàn)代電分析技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，包括新的方法學(xué)、傳感器、檢測(cè)器及各種微體系。側(cè)重點(diǎn)在于分析電化學(xué)而不是物理電化學(xué)。內(nèi)容上分為分量相當(dāng)?shù)?章，第1章為電極反應(yīng)基礎(chǔ)以及界面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；第2章討論電極反應(yīng)和電極表面高分辨率的表征；第3章概括了極限電流?電位控制技術(shù)；第4章描述了電化學(xué)儀器與電極材料（包括修飾電極和微電極技術(shù)）；第5章是關(guān)于電位測(cè)量原理和各種離子選擇性電極；第6章概括了化學(xué)傳感器新的發(fā)展領(lǐng)域（包括現(xiàn)代的生物傳感器、氣體傳感器、微芯片裝置以及傳感器陣列）。在每章之后，盡可能列出大量的參考文獻(xiàn)以跟蹤發(fā)展的前沿。書后新增加了“專業(yè)詞匯英漢對(duì)照表”，以方便讀者查閱和學(xué)習(xí)。　　本書可作為研究生學(xué)習(xí)分析電化學(xué)的教材，也可作為本科高年級(jí)學(xué)生的儀器分析課程教材，對(duì)于從事分析電化學(xué)的實(shí)驗(yàn)室人員也是有用的參考書。

作者簡介

　　約瑟夫·王（Joseph Wang），博士，亞利桑那州立大學(xué)化學(xué)與材料工程和化學(xué)與生物化學(xué)系的教授，生物設(shè)計(jì)研究所生物電子學(xué)和生物傳感器中心主任。王博士撰寫過8部專著和教科書，發(fā)表了700多篇研究論文和15項(xiàng)專利。曾榮獲美國化學(xué)會(huì)1999年和2006年度化學(xué)儀器和電化學(xué)獎(jiǎng)以及海洛夫斯基獎(jiǎng)?wù)?，被評(píng)為1995年度世界上引用率最高的電化學(xué)家。1995～2005年期間，被ISI為第5位引用率最高的化學(xué)研究工作者。

書籍目錄

1　基本概念1.1　什么是電分析1.2　法拉第過程1.2.1　傳質(zhì)控制的反應(yīng)1.2.1.1　電位階躍實(shí)驗(yàn)1.2.1.2　電位掃描實(shí)驗(yàn)1.2.2　電子轉(zhuǎn)移速率控制的反應(yīng)1.2.2.1　電子轉(zhuǎn)移速率理論1.2.2.2　活化絡(luò)合物理論1.3　雙電層1.4　電毛細(xì)管效應(yīng)1.5　附加閱讀材料思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)2　電極反應(yīng)研究2.1　循環(huán)伏安法2.1.1　數(shù)據(jù)的解釋2.1.1.1　可逆體系2.1.1.2　不可逆和準(zhǔn)可逆體系2.1.2　反應(yīng)機(jī)理研究2.1.3　吸附過程研究2.1.4　定量應(yīng)用2.2　光譜電化學(xué)2.2.1　實(shí)驗(yàn)裝置2.2.2　原理與應(yīng)用2.2.3　電化學(xué)發(fā)光2.2.4　電極?溶液界面上的光學(xué)探測(cè)2.3　掃描探針顯微鏡2.3.1　掃描隧道顯微鏡2.3.2　原子力顯微鏡2.3.3　掃描電化學(xué)顯微鏡2.4　電化學(xué)石英晶體微天平2.5　阻抗譜例題思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)3　控制電位技術(shù)3.1　計(jì)時(shí)電流法3.2　極譜法3.3　脈沖伏安法3.3.1　常規(guī)脈沖伏安法3.3.2　微分脈沖伏安法3.3.3　方波伏安法3.3.4　階梯伏安法3.4　交流伏安法3.5　溶出分析技術(shù)3.5.1　陽極溶出伏安法3.5.2　電位溶出分析3.5.3　吸附溶出伏安和吸附溶出電位法3.5.4　陰極溶出伏安法3.5.5　研磨溶出伏安法3.5.6　應(yīng)用3.6　流動(dòng)分析3.6.1　原理3.6.2　電解池設(shè)計(jì)3.6.3　傳質(zhì)與電流響應(yīng)3.6.4　檢測(cè)模式例題思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)4　實(shí)際應(yīng)用4.1　電化學(xué)池4.2　溶劑與支持電解質(zhì)4.3　除氧4.4　儀器設(shè)備4.5　工作電極4.5.1　汞電極4.5.2　固態(tài)電極4.5.2.1　旋轉(zhuǎn)圓盤電極和旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極4.5.2.2　碳電極（1）玻碳電極（2）碳糊電極（3）碳纖維電極（4）金剛石電極4.5.2.3　金屬電極4.5.3　化學(xué)修飾電極4.5.3.1　自組裝單層膜4.5.3.2　碳納米管修飾電極4.5.3.3　反應(yīng)活性組分的溶膠?凝膠包埋4.5.3.4　電催化修飾電極4.5.3.5　預(yù)富集電極4.5.3.6　選擇性滲透涂層4.5.3.7　導(dǎo)電聚合物4.5.4　微電極4.5.4.1　微電極上的擴(kuò)散4.5.4.2　微電極的構(gòu)型4.5.4.3　復(fù)合電極例題思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)5　電位測(cè)量法5.1　電位測(cè)量法的原理5.2　離子選擇性電極5.2.1　玻璃電極5.2.1.1　pH電極5.2.1.2　用于其他陽離子的玻璃電極5.2.2　液膜電極5.2.2.1　離子交換質(zhì)電極5.2.2.2　中性載體電極5.2.3　固態(tài)電極5.2.4　無內(nèi)充液的涂層絲電極和固態(tài)電極5.3　在線、在場(chǎng)和活體電位測(cè)量例題思考題與習(xí)題參考文獻(xiàn)6　電化學(xué)傳感器6.1　電化學(xué)生物傳感器6.1.1　酶電極6.1.1.1　實(shí)踐與理論考慮6.1.1.2　分析上有意義的酶電極（1）葡萄糖傳感器（2）乙醇電極（3）尿電極（4）毒素（酶抑制）生物傳感器6.1.1.3　組織和微生物傳感器6.1.2　親和型生物傳感器6.1.2.1　免疫傳感器6.1.2.2　DNA雜交生物傳感器（1）背景與原理（2）DNA雜化的電學(xué)轉(zhuǎn)換器（3）其他類型的DNA電化學(xué)生物傳感器6.1.2.3　基于受體的傳感器6.1.2.4　基于分子印跡聚合物的電化學(xué)傳感器6.2　氣體傳感器6.2.1　二氧化碳傳感器6.2.2　氧電極6.3　固態(tài)傳感器6.3.1　離子選擇性場(chǎng)效應(yīng)管6.3.2　固態(tài)傳感器集成的微加工6.3.3　微加工技術(shù)6.3.4　微機(jī)械化的分析微系統(tǒng)6.4　傳感器列陣?yán)}

章節(jié)摘錄

　　基本概念　　1.1　什么是電分析　　電分析技術(shù)是研究電與化學(xué)之間的相互作用?即是研究電學(xué)測(cè)量量如電流、電位、電荷及其與化學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系。這樣，將電學(xué)測(cè)量用于分析目的具有廣泛的應(yīng)用，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)質(zhì)量控制、生物醫(yī)學(xué)分析。自20世紀(jì)80年代中期以來，電分析技術(shù)的進(jìn)展，包括超微電極的發(fā)展，界面剪裁和單分子層的設(shè)計(jì)，生物組分與電化學(xué)轉(zhuǎn)換器之間的耦合，離子載體和受體包括分子尺寸孔道的合成，超痕量伏安技術(shù)和高分辨掃描探針顯微鏡的發(fā)展，分子器件和高效液流檢測(cè)器的微加工技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使分析電化學(xué)得到更大程度的普及，并在應(yīng)用的領(lǐng)域和環(huán)境上有了進(jìn)一步的擴(kuò)展。事實(shí)上，電化學(xué)探針在化學(xué)傳感器的發(fā)展中正引起人們極大的關(guān)注?！　∨c許多建立在均相溶液體系中的化學(xué)檢測(cè)方法相比，電化學(xué)過程發(fā)生在電極，，溶液界面上。各種電分析技術(shù)的區(qū)別在于定量的信號(hào)的類型不同。從原理上看，電分析可分為兩類檢測(cè)：電位檢測(cè)和恒電位檢測(cè)。這兩種類型檢測(cè)至少要求兩個(gè)電極（導(dǎo)體）．并與一樣品溶液接觸（電解質(zhì)），從而構(gòu)成電化學(xué)池。電報(bào)表面是離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體的接界面。在兩個(gè)電極中，一個(gè)電極對(duì)目標(biāo)被分析物質(zhì)進(jìn)行響應(yīng)，稱為指示（工作）電極。另一個(gè)電極稱為參比電極，是具有固定電位的電極（與溶液性質(zhì)無關(guān)）。電化學(xué)池分為兩類：電解池（消耗外部電源的電量）和原電池，（用于產(chǎn)生電能）。

編輯推薦

　　這是一部國際上期盼的教科書，在第二版的基礎(chǔ)上經(jīng)過較大程度的修改、擴(kuò)展和更新，展示出電分析技術(shù)和裝置的完整全貌，側(cè)重點(diǎn)在于分析電化學(xué)而不是物理化學(xué)中的電化學(xué)，并給予伏安技術(shù)和電位分析技術(shù)的平衡考慮。使讀者能夠?qū)﹄姌O反應(yīng)和電化學(xué)方法的基礎(chǔ)有一個(gè)深入的理解，并注重將所學(xué)的知識(shí)和技能應(yīng)用于解決實(shí)際分析問題中?！　”緯缦?章精心設(shè)計(jì)的內(nèi)容：　　第1章介紹電極反應(yīng)基礎(chǔ)和界面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；　　第2章研究電極反應(yīng)和高精度表面表征技術(shù)，從循環(huán)伏安到掃描探針顯微鏡；　　第3章綜述了現(xiàn)代極限電流一電位控制技術(shù)：　　第4章展示了電化學(xué)儀器設(shè)備和電極材料，包括修飾電極和超微電極；　　第5章詳細(xì)描述了電位測(cè)量的原理和各類離子選擇性電極；　　第6章概括了發(fā)展中的化學(xué)傳感器領(lǐng)域，包括生物傳感器、氣體傳感器、微芯片裝置和傳感器陣列?！　榱烁櫾擃I(lǐng)域快速發(fā)展和應(yīng)用的步伐，本書基本上展現(xiàn)出該領(lǐng)域在方法學(xué)、傳感器、檢測(cè)器和微芯片的最新進(jìn)展?！　⊥扑]作為研究生的分析電化學(xué)教科書和本科高年級(jí)學(xué)生的儀器分析輔助教材，也是從事分析電化學(xué)的實(shí)驗(yàn)室人員有用的參考讀物。

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無

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