1、第五章 液相傳質(zhì)步驟動力學(xué),重點(diǎn)要求,反應(yīng)粒子在溶液中的傳質(zhì)方式與速度 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程的基本動力學(xué)規(guī)律 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程的特點(diǎn) 濃差極化的基本規(guī)律及其判別,在動力學(xué)中減小濃差極化的方法,第一節(jié) 液相傳質(zhì)的三種方式,電遷移(migration)：電解質(zhì)溶液中的帶電粒子在電場作用下沿著一定的方向移動。 對流(convection)：一部分溶液與另一部分溶液之間的相對流動。 擴(kuò)散(diffusion)：溶液中某一組分自發(fā)地從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動。,電極表面?zhèn)髻|(zhì)區(qū)域的劃分,三種傳質(zhì)方式的比較,第二節(jié) 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程,一. 理想條件下的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散,理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的動力學(xué)規(guī)律,對于反應(yīng)： 穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的電流密度：

2、 極限擴(kuò)散電流密度：,穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的特點(diǎn)：,1. 2. 3. i與l成反比 4. 當(dāng) 時，出現(xiàn)極限擴(kuò)散電流,真實(shí)條件下的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程（對流擴(kuò)散）,對流擴(kuò)散理論的前提條件： 對流是平行于電極表面的層流； 忽略電遷移作用。 注：穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的必要條件：一定強(qiáng)度的對流的存在。,電極表面附近的液流現(xiàn)象及傳質(zhì)作用,邊界層：按流體力學(xué)定義 的液層。,動力粘滯系數(shù),擴(kuò)散層：根據(jù)擴(kuò)散傳質(zhì)理論，緊靠電極表面附近，有一薄層，此層內(nèi)存在反應(yīng)粒子的濃度梯度，這層叫做擴(kuò)散層。,擴(kuò)散層的有效厚度,對流擴(kuò)散過程的動力學(xué)規(guī)律,對流擴(kuò)散過程特征,由于擴(kuò)散層中有一定強(qiáng)度對流存在，擴(kuò)散特性的影響相對減小 ； 改變攪拌速度和溶液粘度均可影響

3、 ； 電極表面各處對流影響不同 ， 和 分布不均勻。,三. 旋轉(zhuǎn)圓盤電極（RDE）,旋轉(zhuǎn)圓盤電極的主要應(yīng)用,通過控制轉(zhuǎn)速來控制擴(kuò)散步驟控制的電極過程的速度； 通過控制轉(zhuǎn)速，獲得不同控制步驟的電極過程，便于研究無擴(kuò)散影響的單純電化學(xué)步驟； 通過控制轉(zhuǎn)速，模擬不同 值的擴(kuò)散控制的電極過程 。,四.電遷移對穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的影響,以 溶液為例,第三節(jié) 濃差極化規(guī)律及其判別,對反應(yīng) 假設(shè)： 存在大量局外電解質(zhì) 電化學(xué)步驟為準(zhǔn)平衡態(tài) 則：,1.反應(yīng)產(chǎn)物生成獨(dú)立相,由于：,反應(yīng)產(chǎn)物生成獨(dú)立相時的極化曲線,2.反應(yīng)產(chǎn)物可溶,產(chǎn)物可溶時的極化曲線,濃差極化特征及判別,在一定的電極電位范圍內(nèi)出現(xiàn)一個不受電極電位變化影響

4、的極限擴(kuò)散電流密度 ； 提高攪拌強(qiáng)度可以使（極限擴(kuò)散）電流密度增大； 提高主體濃度可提高電流密度 ； 與電極真實(shí)表面積無關(guān)，與 有關(guān) ； i受溫度影響不大 動力學(xué)公式及極化曲線,第四節(jié) 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程（暫態(tài)擴(kuò)散）,穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)的區(qū)別：擴(kuò)散層中的反應(yīng)粒子濃度是否與時間有關(guān)，即 穩(wěn)態(tài)： 暫態(tài)：,一.推導(dǎo)Fick 定律,假設(shè) 不考慮對流和電遷移 只考慮平面電極上垂直于電極表面的一維擴(kuò)散 與粒子濃度無關(guān),Fick 定律,二.平面電極上的非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散,初始條件： 邊界條件1：,1.完全濃差極化,邊界條件 2： Fick 方程的特解：,高斯誤差函數(shù)的性質(zhì),非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散規(guī)律,a. b. 處 c. d.,2.產(chǎn)物不溶時的陰極恒電位極化,邊界條件 2： Fick 方程的特解：,非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散規(guī)律,a. b. c.,3.恒電流陰極極化,初始條件： 邊界條件 1： 邊界條件2：,Fick 方程的特解：,非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散規(guī)律,a. b.過渡時間電極表面粒子濃度從主體濃度降到零的時間。,