Contentso述4.電化學(xué)工作站的具體應(yīng)用1.二電極電化學(xué)池Eappl>-0.64V，無電流Eappl=-0.84V，有電流額外的0.2V包括兩部分：過電勢η和溶液的電阻導(dǎo)致的電勢*給定的電勢只有一部分作用到電極上歐姆降足夠小(1-2mV)可以采用二電極2.三電極電化學(xué)池l工作電極（WE）l2.三電極電化學(xué)池l工作電極（WE）l參比電極（RE）l對或輔助電極(counterorauxiliaryelectrode，CE)Luggincapillary加入的電極叫做參比電極，它的作用是為了測量進(jìn)行這些反應(yīng)的電極電位的一個基準(zhǔn)電極。被測定的電極叫做工作電極，與工作電極相對的在三電極法中為了能夠在測定研究電極和參比電最理想的設(shè)備為具有自動調(diào)節(jié)功能的恒電位儀。 對（輔助）電極u作用—傳導(dǎo)電流u要求—（1）良好的電子導(dǎo)體（2）研究電勢范圍內(nèi)是惰性（3）面積大于工作電極（4）形狀與工作電極吻合（5）放置在與工作電極對稱的位置u常用—鍍Pt黑的Pt或Ni等，玻炭、石墨等工作電極電極材料的選擇：背景電流小、電勢窗口寬、導(dǎo)電性好、穩(wěn)定性高、重現(xiàn)性好、表面活性及表面吸附性能等。l液體電極—Hg電極l固體電極—惰性電極（Pt、Au、C）和氧化還原常用的液體Hg電極有：（1）滴汞電極（droppingmercuryelectrode，DME）（2）靜態(tài)滴汞電極（staticmercurydropelectrode，SMDE）（3）懸汞電極（hangingmercurydropelectrode，HMDE), 固體電極—金屬電極和炭電極金屬電極—Pt、Au、Ag等。導(dǎo)電性好、背景電流可以忽略、表面改性方便、制備簡單；但表面不均一，真實面積不宜控制、易吸附污染物被污染（雜質(zhì)影響敏感）、表面可能腐蝕或鈍化。學(xué)習(xí)電化學(xué)測量的基本方法如下：學(xué)習(xí)電化學(xué)測量的基本方法如下：是實驗結(jié)果是實驗結(jié)果判斷分析：是實驗結(jié)果的分析和解釋。擾動信號：是測量條件實測圖原理圖 研究研究WERERECE三電 ①極化回路（串聯(lián)電路）調(diào)節(jié)或控制流經(jīng)WE調(diào)節(jié)或控制流經(jīng)WE的電流可變電阻以及電流表等組實現(xiàn)控制或測量極化的變化實現(xiàn)控制或測量極化的變化由：控制與測量電位的儀器、WE、RE、鹽橋等組成。1.可以同時測量極化電流和極化電位；2.三電極兩回路具有足夠的測量精度。研究電極所處的溶液體系。:①化學(xué)穩(wěn)定性高；③魯金Luggin毛細(xì)管距離；），應(yīng)具備的條件實際上i0不可能∞,所以需要控制流經(jīng)RE的電流非常小，即：I測<10-7應(yīng)具備的條件常見的參比電極①甘汞電極；Hg|Hg2Cl2|Cl-Hg2Cl2+2e-≈2Hg+2Cl-常見的參比電極Hg|Hg2SO4|SO42-Hg2SO4+2e-→2Hg+SO42-常見的參比電極Hg|HgO|OH-HgO+H2O+2e-→Hg+2OH-常見的參比電極Ag|AgCl|Cl-AgCl+e-→Ag+Cl-、Br-和I-中，Cl-溶解度最大，所以：AgCl+Br常見的參比電極參比電極的選擇），要求（鹽橋制備的注意事項）滴Hg電極的優(yōu)點①表面均一性高，光滑，光潔，汞滴可重現(xiàn)②電化學(xué)穩(wěn)定性高(+0.6~-1.6V)③③實驗結(jié)果重現(xiàn)性好(汞滴連續(xù))④汞滴表面積可準(zhǔn)確測量，S=0.00852m23t23/cm2，m為滴汞流速(mg/s)，t為時間(s)滴Hg電極的缺點被測體系的濃度有一定的限制電位區(qū)間小，實際測量有限Hg電極表面行為與其它電極表面有差距①應(yīng)使輔助電極面積增大；為使參比電極等勢面，應(yīng)使輔助電極面積增大，以保證滿足研究電極表面電位分布均勻，如是平板電極：S輔>5S研；②輔助電極形狀應(yīng)與研究電極相同，以實現(xiàn)均勻電場作用。參比電極電位必須穩(wěn)定I參→0，I參<10-7A/cm2例：要測定i0很小的熱力學(xué)體系的平衡電位，在測量電路溶VAB=φ研-φ參-I測R池E=φ研-φ參I測→0一般I測→10-7A就滿足測量精度要求測量或控制電位儀器的要求:RAB>107Ω考慮R池也有一定的值，故若RAB≠>>R池，則測量精度如要滿足1mV，需要1.電化學(xué)工作站的基本概述電化學(xué)工作站在電池檢測中占有重要地位，它將恒電位儀、恒電流儀和電化學(xué)交流阻抗分析儀有機(jī)地結(jié)合，既可以做三種基本功能的常規(guī)實驗，也可以做基于這三種基本功能的程式化實驗。在試驗中，既能檢測電池電壓、電流、容量等基本參數(shù)，又能檢測體現(xiàn)電池反應(yīng)機(jī)理的交流阻抗參數(shù)，從而完成對多種狀態(tài)下電池參數(shù)的跟蹤和分析。1為工作電極2為參比電極3為對電極1.3恒電位儀的基本概念恒電位儀是電化學(xué)測試中最重要的儀器，其性能的優(yōu)良直接影響電化學(xué)測試結(jié)果的準(zhǔn)確度。由它控制電極電位為指定值，以達(dá)到恒電位極化的目的。若給以指令信號，則可使電極電位自動跟蹤指令信號而變化。恒電位儀的原理1、溶液等效電路與三電極體系2、電子線路基礎(chǔ)3、恒電位儀典型電路與結(jié)構(gòu)4、恒電位儀主要技術(shù)參數(shù)法國雷氏恒電位儀voltalab50 EG&GPARC26322632632732273273 AutolabBAS100W.恒電位儀WE:工作電極/研究電極RE:參比電極WERECECEWERECE 一、恒電位儀的原理E-+-兩電極體系常用于工業(yè)電解、電鍍、電合成以及電池。但在基礎(chǔ)理論研究中并不適用電極等效電路電極等效電路。。。。。。。。--E----------XX oEORlRf:雙層電容;Rf：法拉第電阻;Rl：溶液電阻界面電位～電化學(xué)特性的關(guān)系是電化學(xué)研究中界面電位～電化學(xué)特性的關(guān)系是電化學(xué)研究中的核心部分 三電極體系E恒電位儀2~~恒電位儀323i=0√√3i3i。E’oCEREWE恒電位儀可以控制單根電極的界面電位），恒電位儀可以控制單根電極的界面電位 狀態(tài)控制通訊協(xié)議狀態(tài)控制通訊協(xié)議USB,串口，GPIB（并口） 計算機(jī)單片機(jī)D/A恒電位電路 變壓正電源負(fù)電源地，0V220V~變壓正電源負(fù)電源地，0V220V~整流↓整流濾波電路板中的“地線”是一個參考點，它與平常從大地引出來的地線不是一個概念。但由于電路板的“地線”常與電源插頭的地線、金屬外殼相連，最后通過三孔插頭 與地線相連，使儀器具有較好的安全性和屏蔽性能。 。VoutVoutVin+VoutVVoutVin-)(Vin+-Vin+＝Vin-Vout=A(Vin+Vin+＝Vin-輸入阻抗高，可達(dá)1012Ω以上 運(yùn)放基本電路-+VoutViVi~ViVout=Vi-+VoutViVi~ViVout=ViREREWERRiiVVout-- VoutVout=-iR!i=-Vout/R1/R1/R為電流靈敏度VjViVout- Ri一itVjViVout-iiRFVi RFViiRi反相放大反相放大Rii//////+ViiFiiFiR數(shù)模轉(zhuǎn)化器D/A計算機(jī)的CPU、單片機(jī)只能處理不連續(xù)的二進(jìn)制的數(shù)據(jù)（0、1）即數(shù)字。但自然界的物理量決大部分是模擬量，即它們是連續(xù)變化的。二者的聯(lián)系要通過模數(shù)轉(zhuǎn)化器（A/D)和數(shù)模轉(zhuǎn)化器（D/A)這兩個橋梁。數(shù)字信號單片機(jī)D/A計算機(jī)A/D板載內(nèi)存模擬信號數(shù)字信號單片機(jī)D/A計算機(jī)A/D板載內(nèi)存恒電位電路 D/A轉(zhuǎn)化器可以把數(shù)字信號轉(zhuǎn)為模擬信號 1 1 2 3 8100111A/D轉(zhuǎn)化器與D/A相反，它把模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號E逐次比較,直到ED>EA-1.0V -1.0V-1.0V--1.0VR-+R-+R--1.0V +-+R--1.0V +-+R-+-(Ei+Eext)-(Ei+Eext)-+-+EextR-+-(Ei+Eext)-(Ei+Eext)-+-+EextRRRREt峰位移動，峰寬化iEREt峰位移動，峰寬化iE溶液電阻ELEfWE溶液電阻Ru通常在10Ω以上，當(dāng)電流達(dá)mA級時，電位誤差～10mVR-+-+-+RREL與電流成正比R-+-+-+RREL與電流成正比R1正常信號噪音干擾后的信號R噪音干擾后的信號噪音最主要成分是50Hz交流電的干擾！- + +2.屏蔽3.采樣頻率調(diào)整為20ms的整數(shù)倍-+E-+Eiiiiiii=EIR-+--+ I I恒電位儀主要技術(shù)參數(shù)最大(小)電流：±200mA(120fA)電流靈敏度與分檔：200mA~200nA7擋2263恒電位儀的技術(shù)參數(shù)采樣速率：50kHzA/D2263恒電位儀的技術(shù)參數(shù)D/A精度:16bits電位上升時間：1μs溶液電阻補(bǔ)償范圍:20MΩ~20Ω計算機(jī)通訊接口類型:USB其它附屬功能（如交流阻抗，外輸入/輸出接口）、軟件功能、是否支持用戶開發(fā)等電化學(xué)測定方法是將化學(xué)物質(zhì)的變化歸結(jié)為電化學(xué)反應(yīng)，也就是以體系中的電位、電流或者電量作為體系中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的量度進(jìn)行測定的方法。包括電流-電位曲線的測定；電極化學(xué)反應(yīng)的電位分析，電極化學(xué)反應(yīng)的電量分析；對被測對象進(jìn)行微量測定的極譜分析；交流阻抗測試等。常用的電化學(xué)測試方法技術(shù)為：電流分析法(也稱為計時安培法)、差分脈沖安培法(DPA)、差分脈沖伏安法(DPV)、循環(huán)伏安法(CV)、線性掃描伏安法(LSV)、常規(guī)脈沖伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)等。電化學(xué)測試方法的優(yōu)點：1．簡單易行?？蓪⒁话汶y以測定的化學(xué)參接變換成容易測定的電參數(shù)加以測定。2．靈敏度高。因為電化學(xué)反應(yīng)是按法拉第定律進(jìn)行的，所以，即使是微量的物質(zhì)變化也可以通過容易測定到的電流或電量來進(jìn)行測定。3．實時性好。利用高精度的特點，可以檢測出微反應(yīng)量，并對其進(jìn)行定量。交流阻抗的原理及應(yīng)用交流阻抗方法是用小幅度交流信號擾動電解池，并觀察體系在穩(wěn)態(tài)時對擾動的跟隨的情況，同時測量電極的交流阻抗，進(jìn)而計算電極的電化學(xué)參數(shù)。從原理上來說，阻抗測量可應(yīng)用與任何物理材料，任何體系，只要該體系具有雙電極，并在該雙電極上對交流電壓具有瞬時的交流電流相應(yīng)特性即可。交流阻抗譜(EIS)在防腐技術(shù)方面的應(yīng)用1985年發(fā)現(xiàn)聚苯胺能使不銹鋼的電位維持在穩(wěn)定鈍化區(qū)，使其處于陽極保護(hù)狀態(tài)．聚苯胺在金屬防腐工程領(lǐng)域的應(yīng)用成為近年來研究的熱點.交流阻抗譜(EIS)在金屬表面鈍化方面的應(yīng)用要確定某鈍化工藝中Fe2+濃度對鈍化效果的影響，可以