交流阻抗法,实验报告.doc

交流阻抗法,实验报告 电化学基础实验报告 5.19 华 南 师 范 大 学 实 验 报 告 学 专 业课程名称实验项目交流阻抗谱法测量电极过程参数 √综合 实验时间月日 实验类型 □验证 □设计 □ 实验指导老师 吕 东 生 实验评分 一、实验目的 1. 了解交流阻抗谱法的基本原理； 2. 能够分析简单的Nyquist谱图获得电极过程参数。 二、实验原理 交流阻抗法是电化学测试技术中一类常用的方法，是以小幅度的正弦波信号(电流或电位)施加于研究电极时，测量相应的电极电流或电位随时间的变化，进而计算各种电极参数。复数阻抗的测量是以复数形式给出电极在一系列频率下的阻抗，可以提供被研究电极的较丰富的信息，此法得到广泛的发展，被认为是电化学研究中的颇有潜力的一种方法。 图1. 完全电化学控制下电极的复平面阻抗图 图2. 完全电化学控制下电极的等效电路图 (Nyquist 图) Rs: 溶液电阻；Cdl: 双电层电容；Rct: 电荷交换电阻 图1是完全电化学控制下电极的复平面阻抗图，图2是该电极对应的等效电路图。通过等效电路拟合实验所得的Nyquist图，获得电极反应的参数是目前解析交流阻抗谱图的常用方法。 三、实验器材 CHI电化学工作站；铂片电极；Hg/Hg2SO4参比电极；玻碳电极；三口电解池；0.1 mol/L VO2+ + 0.1 mol/L VO2+ +3 mol/L H2SO4溶液；程控水浴锅 四、实验步骤 1. 预处理电极。铂电极为对电极，Hg/Hg2SO4电极为参比电极，玻碳电极为研究电极； 2. 打开仪器和电脑，连接仪器和电极。记录电极开路电位，待开路电位稳定后，选择“交流阻抗”方法。电极电位为开路电位，施加交流电压信号振幅为10mV，频率范围为10~10 Hz； 3. 待测量结束后，保存数据，将电解槽放入50oC水浴锅中，重复步骤3. 4. 关闭电脑和仪器，清洗电极与电解槽。 五、实验数据处理及分析 1. 使用仪器自带的软件拟合实验获得的Nyquist,求得Rs、Cdl和Rct三个参数； 53 常温：Rs：4.823 Cdl：7.018×10-5 Rct：79.83 50oC： Rs：4.114 Cdl：1.024×10-4 Rct：23.21 2. 在同一张图中作出不同温度下测量的玻碳电极的Nyquist图及其拟合图。 图3 常温和50oC下玻碳电极在0.1MVO2++0.1MVO2++3MH2SO4体系中的Nyquist图 篇二：实验阻抗 交流阻抗法研究Fe(CN)63+/Fe(CN)62+的电极反应 一、实验目的 1.利用阻抗法研究不同浓度铁氢化钾的电极反应. 2.掌握交流阻抗的操作技术。（我们这个是有做什么条件实验的么？即什么对什么的影响那些？） 二、实验原理 1、交流阻抗 电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）即给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流正弦电势波，测量交流电势与电流信号的比值（系统的阻抗）随正弦波频率?的变化，或者是阻抗的相位角?随?的变化. 由于扰动电信号是交流信号，所以电化学阻抗谱也叫做交流阻抗谱。测量的响应信号是交流电势与电流信号的比值，通常称之为系统的阻抗，随正弦波频率?的变化,或者是阻抗的相位角随频率的变化。 电化学阻抗测量技术是利用波形发生器，产生一个小幅正弦电势信号，通过恒电位仪，施加到电化学系统上，将输出的电流/电势信号，经过转换，再利用锁相放大器或频谱分析仪，输出阻抗及其模量或相位角。通过改变正弦波的频率，可获得一些列不同频率下的阻抗、阻抗的模量和相位角，作图即得电化学阻抗谱-这种方法就称为电化学阻抗谱法。由于扰动电信号是交流信号，所以电化学阻抗谱也叫做交流阻抗谱。 如果对系统施加一个正弦波电信号作为扰动信号，则相应地系统产生一个与扰动信号相同频率的响应信号。 通常，正弦信号U(?)被定义为 U(?)=U0(?)sin（?t）（1） 其中，U0为电压，?为角频率（?=2?f，f为频率），t为时间。 如果对体系施加如式(1)的正弦信号,则体系产生如式(2)的响应信号 I(?)?I0sin（?t+?） （2） 其中I(?)为响应信号，I0为电压，?为相位角。式(1)与式(2)中的频率相同。 *Z而体系的复阻抗(?)则服从欧姆定律： Z*(?)?U(?)?Zei? I(?) ?Zcos??iZsin??Z#39;?iZ#39;#39; Z#39;?Zcos? 即 Z#39;#39;?Zsin? #39;#39;#39;Z其中，i?为模，Z 为实部，Z为虚部。 由不同的频率的响应信号与扰动信