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圖解電化學分析技術

內容簡介

內容簡介 電化學原理與應用歷經Volta、Faraday、Nernst、Tafel、Butler、Frumkin、Marcus等人的努力和貢獻，已使現代產學界能夠理解電極與電解質的界面現象，以及伴隨的反應動力學和質傳現象，並已跨出理論面的探討，步入現代工程應用的核心。為了引導讀者系統性地認識電化學理論、分析技術與應用實例，本書自基礎原理出發，依序說明電極程序、電極界面現象、電位電流與極化之關聯，並涵蓋電化學分析系統的架構，以及可採用的穩態與暫態直流分析方法，並延伸至交流阻抗譜、光譜原位量測與探針原位量測。最後再介紹下列熱門研究領域中常用的電化學分析方法： －金屬腐蝕 －電沉積 －電池 －超電容 －光電催化 以揭示電化學在金屬、半導體、能源、環工與生醫等領域的廣泛影響。書中架構縝密，圖例與實務應用兼具，既可作為大學高年級與研究所學生的參考教材，也適合研發人員進修使用。期望讀者透過本書，奠定堅實的電化學素養，培養跨領域整合與創新應用的能力。

作者介紹

作者介紹 作者吳永富[現職]明志科技大學化學工程系 副教授明志科技大學半導體材料與製程學士學程 主任[學歷]臺灣大學化學工程所 博士臺灣大學化學工程系 學士[經歷]工研院電子研究所 工程師工研院平面顯示中心 研發課長明志科技大學化學工程系 系主任[著作]電化學工程原理（五南文化）電化學工程應用（五南文化）圖解輸送現象（五南文化）圖解單元操作（五南文化）

產品目錄

產品目錄 第一章 電化學原理 1-1 電化學之起源 1-2 電化學之理論發展 1-3 電化學之技術進展 1-4 電化學之專業術語 1-5 氧化與還原 1-6 電化學池 1-7 電極程序 1-8 金屬與電解質界面 1-9 半導體與電解質界面 1-10 電極電位 1-11 槽電壓 1-12 Nernst 方程式 1-13 離子濃度與電位 1-14 液體接面電壓 1-15 電流與反應 1-16 電化學反應速率 1-17 Butler-Volmer 動力學 1-18 極化 1-19 Tafel 動力學 1-20 濃度極化動力學 1-21 輸送現象 1-22 質量輸送 1-23 電荷輸送 1-24 擴散控制系統 1-25 非穩態擴散系統 1-26 電化學可逆 1-27 對流控制系統 1-28 電化學應用 1-29 電化學研究 第二章 電化學分析系統 2-1 電化學分析系統 2-2 工作電極 2-3 汞電極 2-4 碳電極 2-5 旋轉盤電極 2-6 旋轉盤環電極 2-7 氫電極 2-8 參考電極 2-9 電化學工作站 2-10 電化學分析原理 2-11 電化學分析方法 2-12 電位與電流測量 2-13 IR 補償 第三章 穩態電化學分析 3-1 穩態程序 3-2 極化曲線 3-3 電位與電流控制 3-4 穩態非平衡系統 3-5 穩態極化曲線測量 3-6 金屬腐蝕分析 3-7 金屬鈍化分析 3-8 化學鍍分析 3-9 金屬蝕刻分析 第四章 暫態電化學分析 4-1 暫態極化曲線測量 4-2 階梯電流分析－反應控制 4-3 階梯電流分析－質傳控制 4-4 多階梯電流分析 4-5 開環電位分析 4-6 控制電量分析 4-7 階梯電位分析－反應控制 4-8 階梯電位分析－質傳控制 4-9 線性掃描伏安法－可逆反應 4-10 線性掃描伏安法－不可逆反應 4-11 循環伏安法－反應控制 4-12 循環伏安法－質傳控制 4-13 循環伏安法－耦合勻相反應 4-14 循環伏安法－多電子反應 4-15 循環伏安法－微電極 4-16 溶出伏安法 4-17 脈衝伏安法 4-18 電化學活性面積測量 4-19 電化學電容測量 4-20 擴散係數測量 4-21 電化學雜訊法 第五章 電化學阻抗分析 5-1 等效電路 5-2 電路元件 5-3 交流阻抗 5-4 阻抗圖譜－RC 串聯電路 5-5 阻抗圖譜－RC 並聯電路 5-6 阻抗圖譜－複雜電路 5-7 電化學阻抗譜 5-8 電荷轉移阻抗 5-9 無限擴散阻抗 5-10 有限擴散阻抗 5-11 球形擴散阻抗 5-12 旋轉電極質傳阻抗 5-13 吸附反應之阻抗 5-14 彌散效應 5-15 多孔電極之阻抗 5-16 平帶電位分析 5-17 阻抗數據解析 第六章 電化學原位分析 6-1 原位測量 6-2 電化學原位紅外線光譜分析 6-3 電化學原位拉曼光譜分析 6-4 電化學原位質量分析 6-5 電化學原位掃描探針分析 6-6 掃描電化學顯微鏡 第七章 電化學分析應用 7-1 腐蝕分析 7-2 電沉積分析 7-3 鋰離子電池分析 7-4 超電容分析 7-5 光電催化分析 附錄 參考資料

商品規格

試閱文字

自序 : 人類文明至今日，已進入人工智慧（AI）的紀元，這股浪潮起源於十八世紀末的蛙腿跳動，引領伏打步入電流的奧秘，因而誕生科學史上首座電池。如同振動的蝴蝶翅膀，這項「蛙腿效應」不僅點亮了後代實驗室的燈泡，更點燃了人類對化學原理和材料科學的無限想像與追尋。隨著法拉第架設起電磁與化學之間橋樑，電化學逐漸從地下室的實驗轉變成新文明的基石。在這段長河中，無數科學家以邏輯與實驗為舟，航行於微觀世界的能量與物質之間，才構築出今日倚賴的能源與光電科技基礎。
然而，進入21 世紀後，這條航道再度出現激流。AI 與數位浪潮正以前所未見的速度重塑科學家的研究樣貌，不斷注入嶄新的可能性。從電極反應的自動量測、複雜機制的模擬診斷，到操作生產的最佳化，AI 猶如一位具備「超感知」與「深計算」能力的協作者，與研究人員共同挑戰未知。這股科技變革，不僅提升了電化學技術的效率與精度，更深刻地改變化學工程領域的教育與職場生態。
傳統以經驗與直覺為核心的研究方式，應逐步整合AI 模型訓練、資料探勘與生成式應用，使未來的研究者除了操作儀器，還要協同AI 進行診斷、分析與決策，達成技能的實質升級。但此重構過程喚起我們對教育學習的再思考，研究者的科學直覺與批判思維是否能被取代？事實說明，AI 只是工具，真正能引領科技前行的仍是研究者對自然法則的洞察、對人類未來的承擔，以及法拉第般的求知熱忱。唯有構築紮實的領域知識（domain knowledge），才能成為前沿的研究者。
本書基於此理念，試圖傳承John Newman 之《Electrochemical Systems》與Allen J. Bard 之《Electrochemical Methods》等權威經典，同時融入理論與應用的發展脈絡，呈現出電化學分析的新趨勢。書中透過圖像化與概念視覺化的編排，希望幫助讀者由淺入深理解電化學分析的本質，也能掌握前沿研究的途徑。對於更深入的理論與實務面，歡迎讀者參考本人所著的《電化學工程原理》與《電化學工程應用》。
面對全球永續發展目標（SDGs）所帶來的挑戰，電化學正扮演愈來愈關鍵的角色，範圍遍及綠色生產、再生能源、環境整治、資源回收與生醫診斷，因為電化學分析是推動這些技術的加速器。「關心人類和我們的命運，始終是所有科技努力的目標」，愛因斯坦的這句話，在今日尤為深刻。電化學不只是科學的技藝，也是回應世界議題、改善未來生活的實現方式。吾人謹以本書的出版，向歷史的先行者致敬，也與當代的研究者對話，並邀請未來的實踐者加入，走進穿越時空的研發道路。

作者　吳永富
2025 年夏

最佳賣點

最佳賣點 : 本書自基礎原理出發，依序說明電極程序、電極界面現象、電位電流與極化之關聯，並涵蓋電化學分析系統的架構，以及可採用的穩態與暫態直流分析方法，並延伸至交流阻抗譜、光譜原位量測與探針原位量測。