电化学范文10篇

[摘要]电化学学科发展迅速，在能源、材料、环境等热点领域取得了巨大的成就。电化学原理课程是电化学学科的核心课程，概念繁多，内容丰富，逻辑性强，难度偏大。单一的教学方法不能囊括所有知识，亦会限制学生的思维与创新能力。本文构建的拓展式教学模式则有利于学生学习能力的提升、创新精神的升华和科研素养的培养。

[关键词]电化学；拓展式教学；创新精神；科研素养

电化学是研究电子导体与离子导体形成的界面结构及效应的一门交叉学科，在能源、材料、环境及生物医药等相关方面取得了令人瞩目的成就。根据电化学学科的应用领域，可将其划分为界面电化学、材料电化学、腐蚀电化学、分析电化学、合成电化学、生物电化学、工业电化学等七个大类。电化学课程是电化学学科的核心课程，概念繁多，内容丰富，逻辑性强，应用面广，难度偏大。国内许多高等院校均在化学化工类与材料类专业开设了电化学原理、应用电化学、电化学基础、工程电化学等相关课程，本校材料化学专业与应用化学专业亦开设了电化学原理课程。关于电化学的教学，人们采用了各种各样的方法，如探究性教学、发现式教学、激励式教学、理论教学与实验实践相结合、教学活动与科研相结合等，我们在教学过程中，亦采用了同样的教学方法，取得了较好的教学效果。然而，在这个知识爆炸式发展的时代，无限知识与有限时间的矛盾愈发突出，任何一种单一的教学方法都无法将所有知识囊括其中，且限制了学生的思维能力与创新能力。因此，在学校教研教改项目(电化学原理课程拓展式教学模式的创建(XJG15015))的支持下，我们对电化学原理课程的教学方法不断进行了改革，构建了拓展式教学模式，在不同专业大三学生中取得了良好的教学效果。

1基本概念知识拓展教学

在电化学原理课程中，专业术语颇多，相似度高，如不加以展开延伸，极易混淆。比如，在学习“电化学位”这个概念时，需向物理化学中的“化学位”进行延伸。电化学位是指1摩尔带电粒子移入一个孤立相内部所引起的全部能量，而化学位则是恒温恒压下1摩尔物质加入系统所引起的系统总自由能的变化。电极体系的界面张力与界面层物质组成有关，也与电极电位有关。进一步拓展至非电极体系与理想极化电极体系，则为：非电极体系的界面张力仅与界面层物质组成有关，理想极化电极体系的界面张力仅与电极电位有关。又如：原电池与电解池、平衡电位与稳定电位、内紧密层与外紧密层、氢标电位与零标电位、电极的可逆性与电极反应的可逆性、理想极化电极与理想不极化电极[1]，等等，这些基本概念知识之间的相互拓展教学。

2重点知识拓展教学

一、前言

现有制造电池、蓄电池的原理是电化学反应。电极是不同种元素、不同种化合物构成，产生电流不需要磁场的参与。

目前有磁性材料作电极的铁镍蓄电池（注1），但铁镍蓄电池放电时没有外加磁场的参与。

通过数次实验证明，在磁场中是可以发生电化学反应的。本实验报告是研究电化学反应发生在磁场中，电极是用同种元素、同种化合物。

《磁场中的电化学反应》不同于燃料电池、磁流体发电。

二、实验方法和观察结果

一、前言

现有制造电池、蓄电池的原理是电化学反应。电极是不同种元素、不同种化合物构成，产生电流不需要磁场的参与。

目前有磁性材料作电极的铁镍蓄电池（注1），但铁镍蓄电池放电时没有外加磁场的参与。

通过数次实验证明，在磁场中是可以发生电化学反应的。本实验报告是研究电化学反应发生在磁场中，电极是用同种元素、同种化合物。

《磁场中的电化学反应》不同于燃料电池、磁流体发电。

二、实验方法和观察结果

一、前言

现有制造电池、蓄电池的原理是电化学反应。电极是不同种元素、不同种化合物构成，产生电流不需要磁场的参与。

目前有磁性材料作电极的铁镍蓄电池（注1），但铁镍蓄电池放电时没有外加磁场的参与。

通过数次实验证明，在磁场中是可以发生电化学反应的。本实验报告是研究电化学反应发生在磁场中，电极是用同种元素、同种化合物。

《磁场中的电化学反应》不同于燃料电池、磁流体发电。

二、实验方法和观察结果

论文关键词NANOVISUA教学型扫描隧道显微镜;图像处理;扫描探针显微镜（SPMs）;原子力显微镜;教学效果

论文摘要介绍扫描探针显微镜教学演示软件。该软件将CAI技术和SPM技术结合在一起，主要运用文字说明，静态图像，三维动画，模拟仿真等方法，对SPM的初学者进行SPM的原理介绍和使用培训，可以大大缩短他们的学习时间，并能使其在较短的时间内对SPM有一个较为深入和全面的了解。

ApplicationofScanningProbeMicroscopeinMachineryTeaching//YueRui,ZhuWengsheng

AbstractThissoftwarecombinesCAItechnologywithSPMtechnologyandmainlusesmethodsoftextexplanation,three-dimensionanimationaswellasmathematicalsimulationtotrainthebeginnersofSPM.Afterusingthesoftware,thebeginnerscanquicklygetdeepandwholeknowledgeofSPM.

KeywordsscanningtunnellingmicroscopeofNANOVISUAtape（STM）;Pictureprocessing:ScanningProbeMicroscope（SPM）;AtomicForceMicroscope;teachingeffictiveness

Author’saddress

摘要：废水是社会经济发展、生产生活进步的产物，其对生态环境造成了严重的破坏。废水中的病原体污染、耗氧污染物、有毒污染物都会对生产生活造成威胁。利用化学工艺进行废水处理可以高效地降低污染废水的排放量，保护生态环境。化学工艺处理废水的技术类型多样，电化学技术、声化学技术、微波化学技术都能够对废水进行高效处理，且不容易形成二次污染。主要针对化学工艺在废水处理中的应用进行研究。

关键词：化学工艺；废水处理；低碳环保

生产废水、生产污水是废水的主要种类，废水对生态环境的危害十分严重，需要选择科学高效的方式对废水进行处理，降低废水对生态环境的危害。其中，化学工艺就是处理废水的主要技术之一。在进行废水处理时根据废水不同的状态与性质选择合适的化学工艺处理技术。

1废水的种类与危害

废水主要是指人们在生活生产中排水的水体以及径流雨水的总称，废水包括生活污水、工业废水与流入排水管渠等其他无用水。通常是指经过一定技术处理后无法再次循环利用的水体。生活污水是人们生活中使用过并且被生活废料所污染的水质，生活污水通常不具有有毒物质，但是却十分适合微生物的繁殖，带有一定的病原体，对人体有一定的危害；工业废水是在经济生产行为中所形成的废水，包括生产废水、生产污水，其中生产废水是在工业生产过程中没有直接参与生产工艺，没有被生产原料、半成品等原料污染的水体。生产污水是指在工业生产中直接参与形成，并且被生产原料、半成品等原料污染的水体。废水对生态环境有着严重的威胁，主要表现在以下几个方面。1.1病原体污染。生活污水、屠宰场、医院等场所排出的废水往往带有大量的病原体，例如病毒、寄生虫等。水体在遭受病原体的污染后则会传播疾病，霍乱、病毒性肝炎等都是病原体传染的常见疾病。病原体污染物在水体中数量庞大、存活时间长、繁殖速度快、容易产生抗药性，难以彻底灭绝。1.2耗氧污染物。工业废水中常常含有大量的碳水化合物、蛋白质、油脂等，这些物质漂浮或溶解在废水中，可以通过微生物的生物化学作用进行分解，而在分解中需要耗费氧气，因此被称为耗氧污染物。这一污染物会导致水中溶解氧含量降低，对鱼类和其他生物的正常生长造成影响。如废水中的溶解氧被消耗完毕，则有机物进行厌氧分解，形成硫化氢、硫醇等异味气体，造成水质进一步恶化。1.3有毒污染物。有毒污染物主要是指进入生物体后能够累积到一定数量并且使得水体组织出现生化与生理功能变化，导致病理状态，甚至威胁到生命。有毒污染物主要包括：（1）重金属汞、镉、铅、钴、钡等元素，其中重金属汞、镉、铅的危害极大，并且不易在自然界小时，会被食物链吸收富集，甚至直接作用于人体引发疾病；（2）无机阴离子中的亚硝酸根离子；（3）有机物质，如酚类化合物、苯酚等，毒性极高。1.4石油污染物。石油污染物的污染是水体污染的重要原因之一，尤其是近海水域和河口水域。石油是烷烃、芳香烃的混合物，进入水体后会产生多方面的危害。例如，在水体上形成油膜，影响水体复氧作用进行。如黏附在鱼鳃上会导致鱼类窒息；如黏附在藻类、浮游类生物上会导致生物死亡。

2化学工艺在废水处理中的应用

摘要:推荐一个综合性有机化学实验－二茂铁甲酸的制备和电化学行为分析。以二茂铁为原料，与邻氯苯甲酰氯进行傅－克酰基化反应得到乙酰基二茂铁，进一步碱性水解、酸化制备二茂铁甲酸。运用循环伏安法测试其在不同条件下电化学性质。该综合实验将实验方案设计、有机化学合成与电化学分析测试相结合，满足综合实验的要求，培养学生创新能力。

关键词:有机化学实验;二茂铁甲酸;电化学性质

有机化学本身是非常重要的基础自然科学，也是学习生命科学、材料科学、环境科学、医药科学等众多科学的理论基础，与工农业生产和社会生活密切相关［1］，为人类带来了无尽的实惠。而有机化学又是一门以实验为基础的科学，实验技能是有机化学工作者必备的基本素质，因此有机化学实验教学环节在整个化学教育中占有很重要的地位，对学生的知识能力和素质的协调发展起着至关重要的作用，有机化学实验教学方法改进［2－6］则至关重要。有机化学实验是化学与化工专业本科生必修的基础课程之一，传统的实验课堂，很多都是模式化的教育方式，学生在老师的指挥下依次操作就可以顺利的完成实验，但对于实验操作中制备的化合物具体的化学性质，在其他方面的用途不了解。现代分析测试手段是我们认识客观物质世界的眼睛，是从事化学、化工、材料、生物、医学、药物、食品、环境等领域专业研究和生产实践中不可缺少的关键环节，是当代相关专业本科生和研究生必须具备的基本科研素质。越来越多的科研工作和生产实践离不开仪器分析，越来越多的学生反映在就业面试中经常会被询问到在校期间对各种分析仪器尤其是大型分析仪器了解、掌握和应用的情况，《仪器分析实验》作为一门实验课程的重要性日显突出。结合上述因素，我们设想开设综合化学实验将有机化学实验和仪器分析实验相结合，例如将有机合成的化合物进行电化学表征，让学生了解合成的过程，应用的阶段。本实验选取二茂铁甲酸的制备，二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物，外观为橙色，有樟脑气味，不溶于水，溶于甲醇、乙醇等有机溶剂中，其分子呈现极性，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性，其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。极化的二茂铁衍生物具有独特的电化学及光学特性，连接吸电子基共扼体系的二茂铁衍生物具有良好的二阶非线性光学响应。利用二茂铁基团的氧化还原可逆特性，则有可能通过电化学可逆特性来控制其衍生物的光化学特性，实现氧化还原开关效应。由于二茂铁不溶于水，测试电化学性质需要使用有机溶剂和高氯酸盐，限制其在其应用的范围。在实验中，我们设计合成水溶性二茂铁甲酸，利用其具有良好的碱性水溶液的高溶解性，测试其电化学性质，并讨论氢氧化钠对电化学反应类型的影响。

1实验目的

(1)按实验要求合成二茂铁甲酸，掌握低温控制、萃取、回流和重结晶等的各种有机实验基本操作。(2)掌握电化学工作站的使用方法，利用循环伏安法测试二茂铁甲酸的电化学性质。

2仪器与实验药品

1耐尔蓝在自组装膜电极方面的应用

自组装指的是分子在氢键、范德华力等弱作用力推动下,自发形成具有特殊结构和形状的分子集合体的过程。利用自组装原理实现的自组装膜技术能够在分子水平上设计膜的结构，以获得特殊的性能和功能，进而应用于检测某些特殊目标分子。近年来,自组装膜技术开始被应用于修饰改性电极材料，以实现特定的电化学功能,在电分析领域显示了巨大的优势,逐渐成为一个热门的研究领域，广泛运用于构筑电化学或生物电化学传感器。耐尔蓝作为一种具有电活性的染料分子，在自组装膜技术方面表现出了独特的性质。李俊等将耐尔蓝通过共价键结合在金电极表面的自组装膜上，制得耐尔蓝自组装膜修饰电极，并对其稳定性、电化学及电催化性质进行了研究。研究表明，耐尔蓝利用其分子中的伯胺基团，共价键合与自组装膜修饰电极表面，得到的修饰电极呈现出良好的氧化还原性质和电催化特性，可以制备以耐尔蓝为媒介体的生物传感器，直接测定生物体系中的过氧化氢或环境样品中的其它过氧化物，并可以间接检测生物样品中的葡萄糖、胆固醇等的含量，为构造生物传感器提供稳定的媒介层。颜萍菲等利用自组装膜技术在金电极表面修饰上耐尔蓝，然后将辣根过氧化物酶交联固定于自组装膜修饰电极表面，得到HRP/NB/SAM/Au修饰电极，研究了该修饰电极的电化学特性及对过氧化氢的检测条件。研究结果表面，该修饰电极具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强的特点，为构筑尓以耐蓝为媒介体，辣根过氧化物酶为生物敏感组分的双氧水传感器提供了理论依据。

2耐尔蓝在探针分子方面的应用

化学探针是化学传感技术领域的一项重大发现，是化学生物学研究中的重要工具，目前已有愈来愈多的探针应用于分子水平上进行实时检测，可以帮助我们在分子水平探索复杂生命体中的生命过程和调控网络，分子探针因其灵敏度高、检测对象广、响应信号丰富等特点，成为了用于临床分析、环境检测、生物分析等领域不可缺少的检测工具。

3耐尔蓝在聚合物修饰电极方面的应用

许多染料被作为生物分子电化学氧化（或还原）的中间体或促进剂修饰在电极表面进行生物分子的尓测定及生物氧化还原电子传递过程的研究，耐蓝是一种水溶性良好的分子，能够通过吸附或电聚合的方法固定在电极表面，以备用作氧化还原的介体。刘惺等尓将耐蓝电聚合到玻碳电极表面，再尓将石墨烯分散液滴涂在电极表面，得到聚耐蓝/石墨烯薄膜修饰电极，用该电极检测蔬菜中残余的尓对硫磷，相对于裸电极、聚耐蓝单层膜修饰电极，对硫磷在双层膜修饰电极上的电化学响应显著增强。通过对实验条件的优化，大大提高了对硫磷在修饰电极上的灵敏度，将该修饰电极应用于实际蔬菜残留对硫磷的实际测定，获得比较满意的结果。

【摘要】船舶由于长期处于各类复杂环境，极易发生腐蚀，不仅影响船舶的快速性和操纵性，结构强度同样下降，严重影响航行安全。据报道，每年船舶用于防腐的费用占总维护保养经费的15%～40%。所以，必须对船舶腐蚀问题进行深入研究，通过分析腐蚀产生的原因，提出防护措施。

【关键词】船舶；腐蚀成因；涂料

船舶腐蚀是一个非常复杂的化学现象，表现为腐蚀环境多样、腐蚀形态各异、腐蚀原因不同。而往往各种腐蚀又会相互交叉。比如船体某一处腐蚀，通常会是几种腐蚀的共同作用的结果，如果单独采用一种防腐措施，仍然不能解决腐蚀现象，需要对腐蚀机理进行全面分析。

1船舶腐蚀机理分析

1.1机械腐蚀

机械腐蚀通常包括应力腐蚀开裂、空泡腐蚀等。应力腐蚀开裂是指船体部位受到外力或内部应力，导致金属每部出现穿晶或沿晶的裂纹，比如船舶停靠码头时需要拖船作业，由于拖船的外力作用，船体机构产生了内应力，使结构产生弹性或小的塑性变形，破坏了金属表面保护层，降低了抗腐蚀能力；空泡腐蚀是由高速且不规则的液体流动产生的空泡对金属表面保护膜产生的破会，通常被称为“水锤现象”，最典型表现比如所有海水系统，必须进行合理的流速设计。

[摘要]采用三维电化学体系处理实际印染废水，以电极电压、反应时间、初始pH、极板间距、曝气量以及电解质浓度为单因素水平，研究了COD和氨氮的去除效果。结果表明，在电极电压为6V，反应时间为80min，初始pH为原水pH，极板间距为3cm，曝气量为10L/min时，电解质浓度为1g/L时，COD去除率达到70%左右，氨氮去除率达到85%左右，处理效果较好，可作为实际应用中的依据。

[关键词]三维电化学；印染废水；COD去除率；氨氮去除率

近年来，国内外每年都会有大量的印染废水产生，由于其色度高、有机物组分复杂、有毒害等特点，常规的生物处理工艺难以达到要求，需要以高级氧化法进行预处理。基于羟基自由基(•OH)的高级氧化法是一种有效的方法，利用•OH的强氧化性和无选择性使印染废水中有机物得以去除[1]。三维电化学作为高级氧化技术的一种，具有催化效率稳定、操作简单及电流效率高等优点，并且能高效地降解废水中的有机污染物。其原理是在反应体系中，三维电极极板发生直接氧化和间接氧化，产生强氧化性的•OH、HC1O等活性物质，这些活性物质可以与废水中的有机物发生氧化反应，将大分子有机物降解为小分子物质，或者将其直接转化成无污染的CO2和H2O，从而废水中难降解的大分子有机物得到有效降解[2-3]。本实验采用石墨毡电极为阴极，钛板为阳极，以实际印染废水为研究对象开展三维电化学降解实验研究。探究电极电压、反应时间、初始pH、极板间距、曝气量以及电解质浓度六个单因素对三维电化学处理废水过程中COD、氨氮去除率的影响。

1材料与方法

1.1实验材料。聚丙烯腈基石墨毡(3mm，北京晶龙特碳科技有限公司)，和丙酮化学试剂均为分析纯，实验用水皆为去离子水。实验所用水样为荆州市某印染废水处理厂调节池水，水质为：CODCr800~1300mg/L；氨氮32~55mg/L；pH6.0~7.0；电导率2200~2540us/cm；色度400~600倍。1.2实验装置与方法。实验装置主要由反应器、阴阳两主电极极板、粒子电极、空气泵和直流电源等部分组成。其中钛板为阳极板，石墨毡电极为阴极板，阴阳极板尺寸均为21.0cm×14.0cm。活性炭为粒子电极放置在两主电极之间，进行三维电化学实验。向实验装置中加入1.2L的印染废水，使用气体流量计调节增氧泵的流量，打开电源，开始反应并计时。定时取样，沉淀后取其上清液并测定COD和氨氮。反应结束后，极板用弱酸溶液浸泡清洗，并用蒸馏水反复冲洗。1.3分析方法。COD的测定采用快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)；氨氮的测定采用纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009)[4]。

2结果与分析