電化學范文10篇

[摘要]電化學學科發展迅速，在能源、材料、環境等熱點領域取得了巨大的成就。電化學原理課程是電化學學科的核心課程，概念繁多，內容豐富，邏輯性強，難度偏大。單一的教學方法不能囊括所有知識，亦會限制學生的思維與創新能力。本文構建的拓展式教學模式則有利于學生學習能力的提升、創新精神的升華和科研素養的培養。

[關鍵詞]電化學；拓展式教學；創新精神；科研素養

電化學是研究電子導體與離子導體形成的界面結構及效應的一門交叉學科，在能源、材料、環境及生物醫藥等相關方面取得了令人矚目的成就。根據電化學學科的應用領域，可將其劃分為界面電化學、材料電化學、腐蝕電化學、分析電化學、合成電化學、生物電化學、工業電化學等七個大類。電化學課程是電化學學科的核心課程，概念繁多，內容豐富，邏輯性強，應用面廣，難度偏大。國內許多高等院校均在化學化工類與材料類專業開設了電化學原理、應用電化學、電化學基礎、工程電化學等相關課程，本校材料化學專業與應用化學專業亦開設了電化學原理課程。關于電化學的教學，人們采用了各種各樣的方法，如探究性教學、發現式教學、激勵式教學、理論教學與實驗實踐相結合、教學活動與科研相結合等，我們在教學過程中，亦采用了同樣的教學方法，取得了較好的教學效果。然而，在這個知識爆炸式發展的時代，無限知識與有限時間的矛盾愈發突出，任何一種單一的教學方法都無法將所有知識囊括其中，且限制了學生的思維能力與創新能力。因此，在學校教研教改項目(電化學原理課程拓展式教學模式的創建(XJG15015))的支持下，我們對電化學原理課程的教學方法不斷進行了改革，構建了拓展式教學模式，在不同專業大三學生中取得了良好的教學效果。

1基本概念知識拓展教學

在電化學原理課程中，專業術語頗多，相似度高，如不加以展開延伸，極易混淆。比如，在學習“電化學位”這個概念時，需向物理化學中的“化學位”進行延伸。電化學位是指1摩爾帶電粒子移入一個孤立相內部所引起的全部能量，而化學位則是恒溫恒壓下1摩爾物質加入系統所引起的系統總自由能的變化。電極體系的界面張力與界面層物質組成有關，也與電極電位有關。進一步拓展至非電極體系與理想極化電極體系，則為：非電極體系的界面張力僅與界面層物質組成有關，理想極化電極體系的界面張力僅與電極電位有關。又如：原電池與電解池、平衡電位與穩定電位、內緊密層與外緊密層、氫標電位與零標電位、電極的可逆性與電極反應的可逆性、理想極化電極與理想不極化電極[1]，等等，這些基本概念知識之間的相互拓展教學。

2重點知識拓展教學

一、前言

現有制造電池、蓄電池的原理是電化學反應。電極是不同種元素、不同種化合物構成，產生電流不需要磁場的參與。

目前有磁性材料作電極的鐵鎳蓄電池（注1），但鐵鎳蓄電池放電時沒有外加磁場的參與。

通過數次實驗證明，在磁場中是可以發生電化學反應的。本實驗報告是研究電化學反應發生在磁場中，電極是用同種元素、同種化合物。

《磁場中的電化學反應》不同于燃料電池、磁流體發電。

二、實驗方法和觀察結果

一、前言

現有制造電池、蓄電池的原理是電化學反應。電極是不同種元素、不同種化合物構成，產生電流不需要磁場的參與。

目前有磁性材料作電極的鐵鎳蓄電池（注1），但鐵鎳蓄電池放電時沒有外加磁場的參與。

通過數次實驗證明，在磁場中是可以發生電化學反應的。本實驗報告是研究電化學反應發生在磁場中，電極是用同種元素、同種化合物。

《磁場中的電化學反應》不同于燃料電池、磁流體發電。

二、實驗方法和觀察結果

一、前言

現有制造電池、蓄電池的原理是電化學反應。電極是不同種元素、不同種化合物構成，產生電流不需要磁場的參與。

目前有磁性材料作電極的鐵鎳蓄電池（注1），但鐵鎳蓄電池放電時沒有外加磁場的參與。

通過數次實驗證明，在磁場中是可以發生電化學反應的。本實驗報告是研究電化學反應發生在磁場中，電極是用同種元素、同種化合物。

《磁場中的電化學反應》不同于燃料電池、磁流體發電。

二、實驗方法和觀察結果

論文關鍵詞NANOVISUA教學型掃描隧道顯微鏡;圖像處理;掃描探針顯微鏡（SPMs）;原子力顯微鏡;教學效果

論文摘要介紹掃描探針顯微鏡教學演示軟件。該軟件將CAI技術和SPM技術結合在一起，主要運用文字說明，靜態圖像，三維動畫，模擬仿真等方法，對SPM的初學者進行SPM的原理介紹和使用培訓，可以大大縮短他們的學習時間，并能使其在較短的時間內對SPM有一個較為深入和全面的了解。

ApplicationofScanningProbeMicroscopeinMachineryTeaching//YueRui,ZhuWengsheng

AbstractThissoftwarecombinesCAItechnologywithSPMtechnologyandmainlusesmethodsoftextexplanation,three-dimensionanimationaswellasmathematicalsimulationtotrainthebeginnersofSPM.Afterusingthesoftware,thebeginnerscanquicklygetdeepandwholeknowledgeofSPM.

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

Author’saddress

摘要：廢水是社會經濟發展、生產生活進步的產物，其對生態環境造成了嚴重的破壞。廢水中的病原體污染、耗氧污染物、有毒污染物都會對生產生活造成威脅。利用化學工藝進行廢水處理可以高效地降低污染廢水的排放量，保護生態環境。化學工藝處理廢水的技術類型多樣，電化學技術、聲化學技術、微波化學技術都能夠對廢水進行高效處理，且不容易形成二次污染。主要針對化學工藝在廢水處理中的應用進行研究。

關鍵詞：化學工藝；廢水處理；低碳環保

生產廢水、生產污水是廢水的主要種類，廢水對生態環境的危害十分嚴重，需要選擇科學高效的方式對廢水進行處理，降低廢水對生態環境的危害。其中，化學工藝就是處理廢水的主要技術之一。在進行廢水處理時根據廢水不同的狀態與性質選擇合適的化學工藝處理技術。

1廢水的種類與危害

廢水主要是指人們在生活生產中排水的水體以及徑流雨水的總稱，廢水包括生活污水、工業廢水與流入排水管渠等其他無用水。通常是指經過一定技術處理后無法再次循環利用的水體。生活污水是人們生活中使用過并且被生活廢料所污染的水質，生活污水通常不具有有毒物質，但是卻十分適合微生物的繁殖，帶有一定的病原體，對人體有一定的危害；工業廢水是在經濟生產行為中所形成的廢水，包括生產廢水、生產污水，其中生產廢水是在工業生產過程中沒有直接參與生產工藝，沒有被生產原料、半成品等原料污染的水體。生產污水是指在工業生產中直接參與形成，并且被生產原料、半成品等原料污染的水體。廢水對生態環境有著嚴重的威脅，主要表現在以下幾個方面。1.1病原體污染。生活污水、屠宰場、醫院等場所排出的廢水往往帶有大量的病原體，例如病毒、寄生蟲等。水體在遭受病原體的污染后則會傳播疾病，霍亂、病毒性肝炎等都是病原體傳染的常見疾病。病原體污染物在水體中數量龐大、存活時間長、繁殖速度快、容易產生抗藥性，難以徹底滅絕。1.2耗氧污染物。工業廢水中常常含有大量的碳水化合物、蛋白質、油脂等，這些物質漂浮或溶解在廢水中，可以通過微生物的生物化學作用進行分解，而在分解中需要耗費氧氣，因此被稱為耗氧污染物。這一污染物會導致水中溶解氧含量降低，對魚類和其他生物的正常生長造成影響。如廢水中的溶解氧被消耗完畢，則有機物進行厭氧分解，形成硫化氫、硫醇等異味氣體，造成水質進一步惡化。1.3有毒污染物。有毒污染物主要是指進入生物體后能夠累積到一定數量并且使得水體組織出現生化與生理功能變化，導致病理狀態，甚至威脅到生命。有毒污染物主要包括：（1）重金屬汞、鎘、鉛、鈷、鋇等元素，其中重金屬汞、鎘、鉛的危害極大，并且不易在自然界小時，會被食物鏈吸收富集，甚至直接作用于人體引發疾??；（2）無機陰離子中的亞硝酸根離子；（3）有機物質，如酚類化合物、苯酚等，毒性極高。1.4石油污染物。石油污染物的污染是水體污染的重要原因之一，尤其是近海水域和河口水域。石油是烷烴、芳香烴的混合物，進入水體后會產生多方面的危害。例如，在水體上形成油膜，影響水體復氧作用進行。如黏附在魚鰓上會導致魚類窒息；如黏附在藻類、浮游類生物上會導致生物死亡。

2化學工藝在廢水處理中的應用

摘要:推薦一個綜合性有機化學實驗－二茂鐵甲酸的制備和電化學行為分析。以二茂鐵為原料，與鄰氯苯甲酰氯進行傅－克酰基化反應得到乙?；F，進一步堿性水解、酸化制備二茂鐵甲酸。運用循環伏安法測試其在不同條件下電化學性質。該綜合實驗將實驗方案設計、有機化學合成與電化學分析測試相結合，滿足綜合實驗的要求，培養學生創新能力。

關鍵詞:有機化學實驗;二茂鐵甲酸;電化學性質

有機化學本身是非常重要的基礎自然科學，也是學習生命科學、材料科學、環境科學、醫藥科學等眾多科學的理論基礎，與工農業生產和社會生活密切相關［1］，為人類帶來了無盡的實惠。而有機化學又是一門以實驗為基礎的科學，實驗技能是有機化學工作者必備的基本素質，因此有機化學實驗教學環節在整個化學教育中占有很重要的地位，對學生的知識能力和素質的協調發展起著至關重要的作用，有機化學實驗教學方法改進［2－6］則至關重要。有機化學實驗是化學與化工專業本科生必修的基礎課程之一，傳統的實驗課堂，很多都是模式化的教育方式，學生在老師的指揮下依次操作就可以順利的完成實驗，但對于實驗操作中制備的化合物具體的化學性質，在其他方面的用途不了解。現代分析測試手段是我們認識客觀物質世界的眼睛，是從事化學、化工、材料、生物、醫學、藥物、食品、環境等領域專業研究和生產實踐中不可缺少的關鍵環節，是當代相關專業本科生和研究生必須具備的基本科研素質。越來越多的科研工作和生產實踐離不開儀器分析，越來越多的學生反映在就業面試中經常會被詢問到在校期間對各種分析儀器尤其是大型分析儀器了解、掌握和應用的情況，《儀器分析實驗》作為一門實驗課程的重要性日顯突出。結合上述因素，我們設想開設綜合化學實驗將有機化學實驗和儀器分析實驗相結合，例如將有機合成的化合物進行電化學表征，讓學生了解合成的過程，應用的階段。本實驗選取二茂鐵甲酸的制備，二茂鐵是一種具有芳香族性質的有機過渡金屬化合物，外觀為橙色，有樟腦氣味，不溶于水，溶于甲醇、乙醇等有機溶劑中，其分子呈現極性，具有高度熱穩定性、化學穩定性和耐輻射性，其在工業、農業、醫藥、航天、節能、環保等行業具有廣泛的應用。極化的二茂鐵衍生物具有獨特的電化學及光學特性，連接吸電子基共扼體系的二茂鐵衍生物具有良好的二階非線性光學響應。利用二茂鐵基團的氧化還原可逆特性，則有可能通過電化學可逆特性來控制其衍生物的光化學特性，實現氧化還原開關效應。由于二茂鐵不溶于水，測試電化學性質需要使用有機溶劑和高氯酸鹽，限制其在其應用的范圍。在實驗中，我們設計合成水溶性二茂鐵甲酸，利用其具有良好的堿性水溶液的高溶解性，測試其電化學性質，并討論氫氧化鈉對電化學反應類型的影響。

1實驗目的

(1)按實驗要求合成二茂鐵甲酸，掌握低溫控制、萃取、回流和重結晶等的各種有機實驗基本操作。(2)掌握電化學工作站的使用方法，利用循環伏安法測試二茂鐵甲酸的電化學性質。

2儀器與實驗藥品

1耐爾藍在自組裝膜電極方面的應用

自組裝指的是分子在氫鍵、范德華力等弱作用力推動下,自發形成具有特殊結構和形狀的分子集合體的過程。利用自組裝原理實現的自組裝膜技術能夠在分子水平上設計膜的結構，以獲得特殊的性能和功能，進而應用于檢測某些特殊目標分子。近年來,自組裝膜技術開始被應用于修飾改性電極材料，以實現特定的電化學功能,在電分析領域顯示了巨大的優勢,逐漸成為一個熱門的研究領域，廣泛運用于構筑電化學或生物電化學傳感器。耐爾藍作為一種具有電活性的染料分子，在自組裝膜技術方面表現出了獨特的性質。李俊等將耐爾藍通過共價鍵結合在金電極表面的自組裝膜上，制得耐爾藍自組裝膜修飾電極，并對其穩定性、電化學及電催化性質進行了研究。研究表明，耐爾藍利用其分子中的伯胺基團，共價鍵合與自組裝膜修飾電極表面，得到的修飾電極呈現出良好的氧化還原性質和電催化特性，可以制備以耐爾藍為媒介體的生物傳感器，直接測定生物體系中的過氧化氫或環境樣品中的其它過氧化物，并可以間接檢測生物樣品中的葡萄糖、膽固醇等的含量，為構造生物傳感器提供穩定的媒介層。顏萍菲等利用自組裝膜技術在金電極表面修飾上耐爾藍，然后將辣根過氧化物酶交聯固定于自組裝膜修飾電極表面，得到HRP/NB/SAM/Au修飾電極，研究了該修飾電極的電化學特性及對過氧化氫的檢測條件。研究結果表面，該修飾電極具有靈敏度高、穩定性好、抗干擾能力強的特點，為構筑尓以耐藍為媒介體，辣根過氧化物酶為生物敏感組分的雙氧水傳感器提供了理論依據。

2耐爾藍在探針分子方面的應用

化學探針是化學傳感技術領域的一項重大發現，是化學生物學研究中的重要工具，目前已有愈來愈多的探針應用于分子水平上進行實時檢測，可以幫助我們在分子水平探索復雜生命體中的生命過程和調控網絡，分子探針因其靈敏度高、檢測對象廣、響應信號豐富等特點，成為了用于臨床分析、環境檢測、生物分析等領域不可缺少的檢測工具。

3耐爾藍在聚合物修飾電極方面的應用

許多染料被作為生物分子電化學氧化（或還原）的中間體或促進劑修飾在電極表面進行生物分子的尓測定及生物氧化還原電子傳遞過程的研究，耐藍是一種水溶性良好的分子，能夠通過吸附或電聚合的方法固定在電極表面，以備用作氧化還原的介體。劉惺等尓將耐藍電聚合到玻碳電極表面，再尓將石墨烯分散液滴涂在電極表面，得到聚耐藍/石墨烯薄膜修飾電極，用該電極檢測蔬菜中殘余的尓對硫磷，相對于裸電極、聚耐藍單層膜修飾電極，對硫磷在雙層膜修飾電極上的電化學響應顯著增強。通過對實驗條件的優化，大大提高了對硫磷在修飾電極上的靈敏度，將該修飾電極應用于實際蔬菜殘留對硫磷的實際測定，獲得比較滿意的結果。

【摘要】船舶由于長期處于各類復雜環境，極易發生腐蝕，不僅影響船舶的快速性和操縱性，結構強度同樣下降，嚴重影響航行安全。據報道，每年船舶用于防腐的費用占總維護保養經費的15%～40%。所以，必須對船舶腐蝕問題進行深入研究，通過分析腐蝕產生的原因，提出防護措施。

【關鍵詞】船舶；腐蝕成因；涂料

船舶腐蝕是一個非常復雜的化學現象，表現為腐蝕環境多樣、腐蝕形態各異、腐蝕原因不同。而往往各種腐蝕又會相互交叉。比如船體某一處腐蝕，通常會是幾種腐蝕的共同作用的結果，如果單獨采用一種防腐措施，仍然不能解決腐蝕現象，需要對腐蝕機理進行全面分析。

1船舶腐蝕機理分析

1.1機械腐蝕

機械腐蝕通常包括應力腐蝕開裂、空泡腐蝕等。應力腐蝕開裂是指船體部位受到外力或內部應力，導致金屬每部出現穿晶或沿晶的裂紋，比如船舶停靠碼頭時需要拖船作業，由于拖船的外力作用，船體機構產生了內應力，使結構產生彈性或小的塑性變形，破壞了金屬表面保護層，降低了抗腐蝕能力；空泡腐蝕是由高速且不規則的液體流動產生的空泡對金屬表面保護膜產生的破會，通常被稱為“水錘現象”，最典型表現比如所有海水系統，必須進行合理的流速設計。

[摘要]采用三維電化學體系處理實際印染廢水，以電極電壓、反應時間、初始pH、極板間距、曝氣量以及電解質濃度為單因素水平，研究了COD和氨氮的去除效果。結果表明，在電極電壓為6V，反應時間為80min，初始pH為原水pH，極板間距為3cm，曝氣量為10L/min時，電解質濃度為1g/L時，COD去除率達到70%左右，氨氮去除率達到85%左右，處理效果較好，可作為實際應用中的依據。

[關鍵詞]三維電化學；印染廢水；COD去除率；氨氮去除率

近年來，國內外每年都會有大量的印染廢水產生，由于其色度高、有機物組分復雜、有毒害等特點，常規的生物處理工藝難以達到要求，需要以高級氧化法進行預處理?；诹u基自由基(•OH)的高級氧化法是一種有效的方法，利用•OH的強氧化性和無選擇性使印染廢水中有機物得以去除[1]。三維電化學作為高級氧化技術的一種，具有催化效率穩定、操作簡單及電流效率高等優點，并且能高效地降解廢水中的有機污染物。其原理是在反應體系中，三維電極極板發生直接氧化和間接氧化，產生強氧化性的•OH、HC1O等活性物質，這些活性物質可以與廢水中的有機物發生氧化反應，將大分子有機物降解為小分子物質，或者將其直接轉化成無污染的CO2和H2O，從而廢水中難降解的大分子有機物得到有效降解[2-3]。本實驗采用石墨氈電極為陰極，鈦板為陽極，以實際印染廢水為研究對象開展三維電化學降解實驗研究。探究電極電壓、反應時間、初始pH、極板間距、曝氣量以及電解質濃度六個單因素對三維電化學處理廢水過程中COD、氨氮去除率的影響。

1材料與方法

1.1實驗材料。聚丙烯腈基石墨氈(3mm，北京晶龍特碳科技有限公司)，和丙酮化學試劑均為分析純，實驗用水皆為去離子水。實驗所用水樣為荊州市某印染廢水處理廠調節池水，水質為：CODCr800~1300mg/L；氨氮32~55mg/L；pH6.0~7.0；電導率2200~2540us/cm；色度400~600倍。1.2實驗裝置與方法。實驗裝置主要由反應器、陰陽兩主電極極板、粒子電極、空氣泵和直流電源等部分組成。其中鈦板為陽極板，石墨氈電極為陰極板，陰陽極板尺寸均為21.0cm×14.0cm?；钚蕴繛榱Ｗ与姌O放置在兩主電極之間，進行三維電化學實驗。向實驗裝置中加入1.2L的印染廢水，使用氣體流量計調節增氧泵的流量，打開電源，開始反應并計時。定時取樣，沉淀后取其上清液并測定COD和氨氮。反應結束后，極板用弱酸溶液浸泡清洗，并用蒸餾水反復沖洗。1.3分析方法。COD的測定采用快速消解分光光度法(HJ/T399-2007)；氨氮的測定采用納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)[4]。

2結果與分析