01 / 导读
导读
引用
Bard, A. J., Faulkner, L. R., & White, H. S. (2022). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (3rd ed.). Wiley.
章节概要
第三版约1,100页，含21章和三个附录。第1.7节说明了全书的组织方式：第1章是导论；第2至4章是核心基础；第5至7章是核心方法；第8至12章是补充方法；第13至16章是高级基础；第17至21章是高级体系与方法。前七章应按顺序阅读，其余各组大体可按兴趣选读。多数章节末尾附有参考文献和习题，许多章节还含有把概念与实验室实践联系起来的“Lab Notes”（实验笔记）。
第1章：电极过程概述
经过大幅修订的导论，面向背景各异的读者。内容包括基本概念、法拉第过程以及决定电极反应速率的因素、传质控制的反应、能斯特反应与耦合化学反应的半经验处理、电池电阻与电势测量，以及电极/溶液界面与充电电流。最后是全书的组织、电化学文献指南，以及关于恒电势仪的实验笔记。
第2–4章：电池的电势与热力学；电极反应的基本动力学；迁移与扩散传质
第2章讲电化学热力学、界面电势差、液体接界电势和离子选择性电极。第3章回顾均相动力学，并发展Butler–Volmer模型、电荷转移的微观理论、开路电势和多步机理。第4章给出传质方程，讲迁移、扩散以及传质问题的建立与求解。
第5–7章：超微电极上的稳态伏安法；基于电势阶跃的暂态方法；线性扫描与循环伏安法
第5章为本版新增：超微电极上可逆、准可逆和不可逆反应的稳态响应，并附有关于制备电极的实验笔记。第6章讲计时电流法、采样暂态伏安法、反向技术和计时库仑法。第7章讲能斯特、准可逆和完全不可逆体系的线性扫描与循环伏安法、快速循环伏安法、卷积以及液–液界面上的伏安法。
第8–12章：补充方法
第8章，极谱法、脉冲伏安法与方波伏安法；第9章，控制电流技术；第10章，涉及强制对流的方法——流体动力学方法（旋转圆盘电极和环盘电极）；第11章，电化学阻抗谱与交流伏安法；第12章，整体电解（控制电势和控制电流方法、流动电解、薄层电化学和溶出分析）。
第13–16章：高级基础
第13章，伴有耦合均相化学反应的电极反应，对这类反应进行分类，并概述其在循环伏安法及其他方法中的行为。第14章，双电层结构与吸附，涵盖双电层热力学、模型以及对反应速率的影响。第15章，内层电极反应与电催化，为新增章节，还讨论计算分析、电催化相关性和电化学相变。第16章，电化学仪器，涵盖运算放大器、恒电势仪、恒电流仪和小电流的测量。
第17–21章：高级体系与方法
第17章，电活性层与修饰电极；第18章，扫描电化学显微镜；第19章，单颗粒电化学（新增），涵盖颗粒碰撞实验、单个原子与原子簇以及单分子；第20章，光电化学与电致化学发光；第21章，电化学体系的原位表征（显微镜、石英晶体微天平、紫外–可见、振动和X射线方法、质谱和磁共振）。
附录A–C
附录A：数学方法（拉普拉斯变换、泰勒展开、误差函数等）；附录B：模拟的基本概念；附录C：参考表。
核心概念
第1–4章：基础
- 法拉第过程与传质控制：决定电极上电流的因素。
- Butler–Volmer动力学与电荷转移的微观理论：电极反应速率的模型。
- 迁移与扩散：传质方程及其求解。
第5–12章：方法
- 伏安法：稳态、扫描、阶跃和脉冲技术。
- 流体动力学与阻抗方法：强制对流、旋转电极和阻抗谱。
第13–21章：高级专题
- 耦合化学反应与双电层：改变电极响应的复杂因素。
- 电催化与单颗粒电化学：第三版新增的主题。
- 修饰电极、扫描探针与原位表征：对表面和薄层的应用。
评析
优点
- 清晰的阅读路线。 作者给出一张“核心”章节与“可选”章节的地图，读者能看出哪些章节依赖前面的内容，哪些可以按任意顺序阅读。
- 自成体系的展开。 出版社说明，本书面向具有大学化学、物理和数学基础的读者，并从基本原理出发发展关键思想。
- 大幅更新。 Wiley列出了修订的导论章，关于超微电极伏安法、内层反应与电催化、单颗粒电化学的新章，对Marcus动力学的深入处理、更详细的迁移内容以及扩充的阻抗谱。
- 实践的桥梁。 许多章中的实验笔记帮助读者从概念走向实践，附录B介绍了数字模拟，从第5章起就会用到。
局限
- 篇幅与数学负担。 全书约1,100页，数学附录在第5至13章中大量使用，认真推导的读者收获最大。
- 没有文献综述。 作者说明，第二版中详尽的文献综述已被删去，换成一份简短的参考资料来源、实验技术书籍和综述系列清单。
- 需要取舍。 各组章节大体相互独立，因此一学期的课程必须在补充章节和高级章节中做出选择。
在课程中的定位
在分析化学课程中，这是最专门的一本。Harvey的《Analytical Chemistry 2.1》是面向第一门分析化学课程的开放教材，电化学是其中的主题之一；Harris的《Quantitative Chemical Analysis》及其较短的《Exploring Chemical Analysis》在入门课程中讲经典方法和仪器方法；Rouessac夫妇的《Chemical Analysis》讲解主要方法的原理和仪器；Skoog、Holler和Crouch的《Principles of Instrumental Analysis》是仪器方法方面的标准高年级教材。
Bard、Faulkner和White把电化学讲得比这些书都深入，推导决定伏安法及相关技术响应的热力学、动力学和传质。学完仪器分析课程之后，或者研究工作要用到电化学方法时，就该转向这本书。
如何使用本书
本书面向修读电化学、物理化学或分析化学的高年级本科生和研究生，也面向电化学工程、能量转换与储存以及传感器领域的研究人员。
一个实用的方案：
- 核心： 按顺序读第1至7章。读第5章之前先复习附录A。
- 按需选方法： 第8至12章各自独立阅读；例如脉冲技术读第8章，阻抗读第11章。
- 高级部分： 先读第13至16章，再读第17至21章，因为后者一般建立在高级基础之上。
- 模拟与参考： 数字模拟读附录B，习题中用到的表格见附录C。
做章末习题，并在做相关实验时配合阅读实验笔记。