第七章稳态测试方法.pdf
文本预览下载声明
第七章 稳态测试方法
稳态极化曲线:测定电极过程达到稳态时
稳态电流密度(i)与稳态电极电位(Φ或
η)之间的关系
按自变量的控制方法分类
恒电位法——控制电位法(测i)
恒电流法——控制电流法(测Φ )
恒电位法和恒电流法各有特点,可根据具体情况
选用
(1)对单调函数的极化曲线——两者相等同
(2 )对具有钝化行为的极化曲线——恒电位法
(一个电流有几个电位值)
测试设备:
恒电流:高压直流电源+高阻值可变电阻
恒电位:恒电位仪
恒电位/恒电流一体—— 电化学综合测试仪
2.阶跃法和慢扫描法测稳态极化曲线
按自变量的给定方式分类
(1)阶跃法
逐点手动调节
阶梯波讯号
逐点手动调节:
给定一个电流(电位),等达到稳态后,记录响
应电位(电流)后绘制极化曲线
工作量大、时间长,不同测量者对稳态的掌握标
准不同
实测结果重现性差
为了节约时间,提高重现性
人为规定阶跃幅值、阶跃时间相等,并足以达到
稳态
阶梯波讯号
将阶梯波发生器产生的阶梯波→恒电位仪,记
录响应电流
阶梯波幅值足够小,波数足够多(时间长)→
接近稳态
特点:
阶梯波时间间隔、阶跃幅值保持相等
→重现性提高
(2 )慢扫描法:(慢到能达到稳态)
控制电位扫描法(常见)
控制电流扫描法
控制电位扫描法:既恒电位又动电位,
“动中求恒”:动,电位的给定方式;
恒,研究电极的电位随给定而变
依次减小扫描速度→极化曲线不再明显变化
→稳态极化曲线
测量结果重现性好,适合对比实验
3.稳态极化曲线的形式与应用
分五断:
(1)线性极化区(OA )
η50/n (mV ),电极反应在Φe附近进行,
0
I i ,近乎可逆
0
η /i =η /i =RT/i nF
a a c c
(2 )弱极化区(AB )
η =20-70mV,Φ离Φe不远
(3 )Tafel区(BC )
0
强极化区,η100/n (mV ),ii ,不可逆,
—— 电化学控制
(4 )0.1i i0.9i (CD ),混合控制区、扩散控制区
L L
(5 )i0.9i (DE),扩散控制区
L
EF段表示有新的电极电位开始发生
应用
(1)化学电源:评价电源性能的优劣(电极材料)
(2 )电镀:调整配方以获得优良镀层(极化越大,镀层好)
(3 )测电极反应的动力学参数
0: 0
a. 线性极化区:求i η /i =η /i =RT/i nF
a a c c
b. 强极化区:求α、β、i0
0
η =-2.3RT/αnF[lgi ]+ 2.3RT/αnF[lgi ]
c c
c. 弱极化区:α、β
4.旋转园盘电极(rotating disk electrode RDE)
a.特点:
(1)转速高(10万/分)
可将电流密度提高到10A/cm2
(2 )仍没有严重的浓差极化
0 2 -2
(3 )求得i 《1A/cm ,k 《10 cm/s (比一般稳态方
法提高三个数量级)
(4 )电极表面上的电流密度
电极电位
传质流量
均匀(自然对流达不到)
通过控制转数,测定溶液中扩散过程的参数(转数慢)
测定固体电极的电化学反应动力学参数(转数快)
b.基本特点及设计要求:
I
显示全部