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)。目的在于對電極反應(yīng)以及電化學(xué)方法和原理給出一個較為清晰的基礎(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)出很多重要的檢測體系。感悟分析電化學(xué)的長足發(fā)展以及她的發(fā)展對分析化學(xué)的深遠影響，本書與時俱進且簡潔而通俗地描述了該領(lǐng)域的最新進展，包括新的方法學(xué)、傳感器、檢測器及各種微體系。

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)域的最新進展，包括新的方法學(xué)、傳感器、檢測器及各種微體系。側(cè)重點在于分析電化學(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以跟蹤發(fā)展的前沿。書后新增加了“專業(yè)詞匯英漢對照表”，以方便讀者查閱和學(xué)習(xí)?！　”緯勺鳛檠芯可鷮W(xué)習(xí)分析電化學(xué)的教材，也可作為本科高年級學(xué)生的儀器分析課程教材，對于從事分析電化學(xué)的實驗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項專利。曾榮獲美國化學(xué)會1999年和2006年度化學(xué)儀器和電化學(xué)獎以及海洛夫斯基獎?wù)?，被評為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　電位階躍實驗1.2.1.2　電位掃描實驗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　電毛細管效應(yīng)1.5　附加閱讀材料思考題與習(xí)題參考文獻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　實驗裝置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3　控制電位技術(shù)3.1　計時電流法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　流動分析3.6.1　原理3.6.2　電解池設(shè)計3.6.3　傳質(zhì)與電流響應(yīng)3.6.4　檢測模式例題思考題與習(xí)題參考文獻4　實際應(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5　電位測量法5.1　電位測量法的原理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、在場和活體電位測量例題思考題與習(xí)題參考文獻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)測量用于分析目的具有廣泛的應(yīng)用，包括環(huán)境監(jiān)測、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)的進展，包括超微電極的發(fā)展，界面剪裁和單分子層的設(shè)計，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)境上有了進一步的擴展。事實上，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)別在于定量的信號的類型不同。從原理上看，電分析可分為兩類檢測：電位檢測和恒電位檢測。這兩種類型檢測至少要求兩個電極（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。電報表面是離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體的接界面。在兩個電極中，一個電極對目標(biāo)被分析物質(zhì)進行響應(yīng)，稱為指示（工作）電極。另一個電極稱為參比電極，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)有一個深入的理解，并注重將所學(xué)的知識和技能應(yīng)用于解決實際分析問題中。　　本書包含如下6章精心設(shè)計的內(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章詳細描述了電位測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、檢測器和微芯片的最新進展?！　⊥扑]作為研究生的分析電化學(xué)教科書和本科高年級學(xué)生的儀器分析輔助教材，也是從事分析電化學(xué)的實驗室人員有用的參考讀物。

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