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出版者:

作者:Lovric, Milivoj

出品人:

页数:201

译者:

出版时间:

价格:$ 179.67

装帧:

isbn号码:9783540737391

丛书系列:

图书标签:

• 电化学
• 伏安法
• 方波伏安法
• 分析化学
• 电极过程
• 电化学分析
• 传感器
• 材料表征
• 腐蚀
• 电化学动力学

《电化学分析技术前沿：从经典方法到新兴应用》 图书简介 在现代分析科学的版图中，电化学方法以其高灵敏度、快速响应和对溶液环境的敏感性，占据着不可替代的地位。本书《电化学分析技术前沿：从经典方法到新兴应用》旨在全面、深入地梳理当前电化学分析领域的核心理论、关键技术及其在生命科学、环境监测、材料科学等前沿交叉学科中的应用进展。本书并非对某一特定技术（如方波伏安法）的专著，而是致力于构建一个广阔的视角，涵盖当前电化学研究的主流趋势与未来方向。 本书结构严谨，内容涵盖了电化学分析的理论基础、核心技术体系、面向复杂体系的策略，以及新兴电化学传感器的发展。全书共分为六大部分，共计二十章，力求做到理论的深度与应用的广度兼备。 第一部分：电化学分析的理论基石与仪器原理 本部分着重回顾了支撑所有电化学测量的基础物理化学原理，为读者建立起坚实的理论框架。 第一章：电化学反应动力学回顾：详细阐述了电荷转移过程的阿伦尼乌斯模型、费希尔方程，以及电极/溶液界面上的质量传输机制——包括扩散、迁移和对流的定量描述。重点分析了Nernst方程的局限性及其在非理想条件下的修正。 第二章：电化学工作站与数据采集：系统介绍了三电极和四电极体系的构建原理，重点解析了恒电位仪和恒电流仪的核心电路结构，如跨阻放大器（TIA）的设计、噪声抑制技术。同时，深入探讨了数据采集系统的时间分辨率、模拟-数字转换（ADC）的精度要求，以及如何通过软件算法实现精确的信号控制与噪声分离。 第三章：电化学界面结构与表征：讨论了双电层理论的演变，从亥姆霍兹模型到格雷迪-鲁姆金模型。本章详细介绍了利用电化学阻抗谱（EIS）技术对界面电荷转移电阻、双电层电容进行实时解析的方法，并阐述了分子吸附对界面特性的影响。 第二部分：经典电化学测量技术（非脉冲型）的深化应用 本部分专注于线性扫描和阶梯扫描技术在传统定性和定量分析中的精细化应用。 第四章：循环伏安法（CV）的非稳态分析：超越基础的氧化还原峰位判断，本章深入探讨了循环伏安法在研究快速可逆反应中的应用，包括峰形分析、有效扩散系数的确定。同时，详细讨论了在吸附控制反应和电极表面修饰体系中CV信号的解析方法。 第五章：恒电位阶梯扫描技术（Staircase Voltammetry）：着重分析了阶梯扫描相较于线性扫描在降低背景电流、提高信噪比方面的优势。本章详细阐述了如何通过控制阶跃宽度和阶跃周期，优化信号获取，特别是在高阻抗或低浓度体系中的应用实例。 第六章：安培法（Amperometry）与计时电流法：本章集中讨论了电流随时间变化的动力学响应。内容涵盖了对瞬态电流（Cotrell方程）的精确测量，以及在流体动力学控制下（如流动注射电化学分析 FIAE）的稳态电流测量技术，并对比了不同电极材料（如玻碳电极、金电极）在这些方法中的性能差异。 第三部分：先进电化学调制技术与灵敏度提升 本部分聚焦于通过引入时间或频率维度，以有效分离信号与噪声，实现超痕量分析的技术。 第七章：差分脉冲伏安法（DPV）的理论基础与优化：详细解析了差分脉冲技术如何通过双脉冲采样实现背景电流的有效扣除。本章讨论了优化脉冲幅度、上升时间对峰形分辨率和灵敏度的影响，并提供了实际操作中的干扰因素控制指南。 第八章：溶出伏安法（Stripping Voltammetry）：作为痕量金属分析的金标准之一，本章详述了阳极溶出和阴极溶出过程的机理。重点分析了预富集步骤（如电化学沉积）的控制参数对最终溶出峰形、分辨率和灵敏度的决定性影响，并涵盖了对多组分金属离子的同步测定技术。 第九章：交流伏安法（ACV）与电化学阻抗谱（EIS）的耦合分析：本章探讨了使用小幅交流信号叠加在直流偏压上获取的阻抗响应。重点介绍了如何通过傅里叶变换分析（FFT）分离不同频率下的电化学过程，并将EIS作为一种工具，用于实时监测电极表面反应速率和传质效率。 第四部分：电极材料的修饰与功能化 现代电化学分析的进步高度依赖于对电极表面性质的精确调控。本部分系统介绍了用于增强分析性能的电极设计策略。 第十章：纳米材料在电极修饰中的应用：综述了碳纳米管（CNTs）、石墨烯（Graphene）及其氧化物在电极表面的应用，重点阐述了其如何通过提高导电性、增大有效面积和提供丰富的官能团，来加速电子转移或提供额外的吸附位点。 第十一章：分子印迹聚合物（MIPs）电极：深入探讨了MIPs的合成原理，包括模板分子选择、聚合反应条件的控制，以及MIPs在电化学传感中实现高选择性识别的机制，特别是在有机小分子和药物代谢产物检测中的优势。 第十二章：电催化与生物传感器的构建：本章关注酶固定化技术、抗体固定化技术以及无酶仿生催化体系的构建。详细讨论了如何通过界面工程设计，使电极能够高效地催化目标物（如葡萄糖、过氧化氢）的氧化还原反应，从而实现高灵敏度的生物分子检测。 第五部分：面向复杂环境与生物体系的分析策略 本部分关注如何将电化学技术应用于实际的、成分复杂的样品，并解决分析中的特异性问题。 第十三章：流动电化学分析系统（Flow Electrochemistry）：详细介绍了流动注射分析（FIA）和流体芯片（Microfluidics）中的电化学检测单元设计。重点分析了流动体系中如何实现样品的前处理、在线衍生化以及精确的停留时间控制，以提高分析的通量和重现性。 第十四章：电化学免疫传感器与适配体技术：阐述了如何将免疫学原理与电化学信号转导相结合，构建高灵敏度的生物传感器。内容包括信号放大策略（如纳米颗粒标记）、信号读取模式（电流法、电位法）的选择。 第十五章：活体与细胞电化学分析的挑战与进展：讨论了在复杂生理介质中进行电化学测量的特有困难，如蛋白质吸附、界面钝化。重点介绍了微电极阵列（MEA）的应用、快速扫描技术在神经递质实时监测中的作用，以及光电化学（PEC）在无创检测中的潜力。 第六部分：数据处理与前沿展望 第十六章：电化学数据的去噪与模式识别：本章侧重于数据后处理技术，包括数字滤波器的设计、基线校正方法。引入了主成分分析（PCA）和人工神经网络（ANN）在处理多维电化学数据、识别复杂样品中未知组分方面的应用潜力。 第十七章：电化学传感器性能的标准化评估：提供了对传感器性能（灵敏度、选择性、稳定性、寿命）进行客观、可比评估的国际标准框架，强调了可重复性和长期稳定性测试的重要性。 第十八章：电化学合成与绿色化学：探讨了电化学在有机合成中的复兴，如何利用精确的电位控制替代传统化学试剂，实现更环保、更具原子经济性的合成路线。 第十九章：人工智能在电化学方法开发中的融合：展望了利用机器学习模型对电极材料筛选、参数优化进行预测和指导的最新研究方向，以加速新电化学方法的研发周期。 第二十章：电化学的未来：能源与环境集成：对电化学在燃料电池、超级电容器的性能监测，以及环境污染物原位电化学降解技术中的前沿应用进行了总结和展望。 本书内容覆盖了从经典电化学到现代多功能传感器设计与应用的全景图，理论深入，技术实用，是电化学专业研究生、科研人员以及高新技术领域工程师的必备参考书。

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