电化学测量课件ppt下载

这是电化学测量课件ppt，包括了电化学测量方法的分类，电化学测量的基本原则，电化学测量的主要步骤，电化学测量的基本知识，稳态测量方法，暂态测量方法，伏安法，交流阻抗谱技术等内容，欢迎点击下载。

一、电化学测量方法的分类

第一类：电化学热力学性质的测量方法

第二类：单纯依靠电极电势、极化电流的

的控制和测量进行动力学性质的测量。

第三类：在电极电势、极化电流的控制和测量的

同时引入光谱波谱技术、扫描探针显微技术

的体系电化学性质测量方法

二、电化学测量的基本原则

要进行电化学测量，研究某一个基本过程，就必须控制实验条件，突出主要矛盾，使该过程在电极总过程中占据主导地位，降低或消除其他基本过程的影响，通过研究总的电极过程研究这一基本过程。

三、电化学测量的主要步骤

1、实验条件的控制

2、实验结果的测量

3、实验结果的解析

四、电化学测量的基本知识

1、电极电势的测量和控制

2、电流的测量和控制

3、电化学测量的基本元件介绍

1、电极电势的测量

⑴当用电势差计接在研究电极和参比电极之间时测量电路中没有电流流过，此时测得的研究电极电势V=V开=E；但是使用电压表作为测量仪器，电路中不可能完全没有电压，V=V开－i测R池= i测R仪器≠ E，所以对测量和控制电极电势的仪器有一系列的要求。

⑵要求测量仪器有足够高的输入阻抗，以保障测量电路中的电流足够小，使得电池的开路电压绝大部分都分配在仪器上，同时测量电路中的电流小还不会导致被测电池发生极化，干扰研究电极的电极电势和参比电极的稳定性。

⑶要求仪器有适当的精度、量程，一般要求能准确测量或控制到1mV。

⑷对暂态测量，要求仪器有足够快的响应速度，具体测量时，对上述指标的要求并不相同，也各有侧重，需要具体问题具体分析。

2、电流的测量和控制

极化电流的测量和控制主要包括两种不同的方式

指标项 输入频率 频率精度 电压量程 电流、电压精度 电流量程 信号处理 过载能力小于 10w en300386 -- 电信网络设备电磁兼容性要求 gb4943 -- 信息技术设备安全要求标准mtbf 不低于 100000 小时 19 英寸，1u 标准 19 英寸，1u 标准技术规格要求 45hz～55hz ≤0.2hz 10v～260v，可通过外加电压互感器和设定电压变比测量较高电压 ≤0.20% 基本量程 0～5a，可通过外加电流互感器和设定电流变比测量较大电流 12 位 a/d 转换，8 通道，每通道均以 4khz 速率同步交流采样 1.4 倍量程输入可正确测量。改装后的电流表若示数总是小于标准电流表的示数时，说明同样总电流下流过表头的电流偏小，分流电阻分得的电流过大，分流电阻的阻值偏小，应再与分流电阻串联一适当阻值的电阻或直接换用一阻值较大的适当电阻。12种测量功能 1000v最大输入 15 ppm基本直流精度（24小时） 每秒钟1000个读数直接至gp-ib gp-ib和rs-232标准 512读数存储器 2scpi标准命令 技术指标：型号 34405a 34401a 34410a 34411a 3458a 34420a 测量速度 70/s 1000/s 10000/s 50000./s 100000/s 250/s 基本测试能力 dc和ac电压 dc和ac电压 dc和ac电压 dc和ac电压 dc和ac电压 dc电压 dc/ac电流 dc/ac电流 dc/ac电流 dc/ac电流 dc/ac电流 dc/电压 2线电阻 2。

⑵使用电流取样电阻或电流-电压转换电路，将极化电流信号转变成电压信号，然后使用测量、控制电压的仪器进行测量或控制。这种方法适用于极化电流的快速、连续、自动的测量和控制。

为了减少测定时通过电导池的电流，从而减少极化现象的发生，通常电导池常数较小的电极适用于测定低电导率的水样，而电导池常数大的电极则适于测定高电导率的水样。ad590温度与电流的关系如下表所示摄氏温度 ad590电流 经10kΩ电压 0℃ 273.2 a 2.732v 10℃ 283.2 μa 2.832 v 20℃ 293.2 μa 2.932 v 30℃ 303.2 μa 3.032 v 40℃ 313.2 μa 3.132 v 50℃ 323.2 μa 3.232 v 60℃ 333.2 μa 3.332 v 100℃ 373.2 μa 3.732 v利用ad590温度传感器完成温度的测量，把转换的温度值的模拟量送入adc0809的其中一个通道进行a/d转换，将转换的结果进行温度值变换之后送入数码管显示。指标项 输入频率 频率精度 电压量程 电流、电压精度 电流量程 信号处理 过载能力小于 10w en300386 -- 电信网络设备电磁兼容性要求 gb4943 -- 信息技术设备安全要求标准mtbf 不低于 100000 小时 19 英寸，1u 标准 19 英寸，1u 标准技术规格要求 45hz～55hz ≤0.2hz 10v～260v，可通过外加电压互感器和设定电压变比测量较高电压 ≤0.20% 基本量程 0～5a，可通过外加电流互感器和设定电流变比测量较大电流 12 位 a/d 转换，8 通道，每通道均以 4khz 速率同步交流采样 1.4 倍量程输入可正确测量。

3、电化学测量的基本元件介绍

⑴参比电极：参比电极的性能直接影响着电极电势的测量或控制的稳定性。对参比电极的

一般要求为①参比电极应为可逆电极②应该不易极化③应具有好的恢复特性④应具有良

好的稳定性⑤具有良好的重现性⑥快速的暂态测量时参比电极要具有低电阻⑦当参比电极

为第二类电极时,金属难容盐或氧化物应该溶解度要小⑧应考虑溶液体系的影响。

⑵盐桥：当被测电极体系的溶液与参比电极的溶液不同时，常用盐桥把研究电极和参比电

极连接起来。盐桥的作用主要有两个，一是减小液接界电势，二是减少研究、参比溶液之

间的相互污染。对盐桥的一般要求为①溶液内阴阳例子的当量电导应尽量接近，并使用高

浓度溶液②盐桥内的离子必须不与两端的溶液相互作用，也不应干扰被测电极过程③利用

电位差使电解液朝一定方向流动，减缓盐桥溶液扩散进入研究体系溶液和参比电极溶液。

⑶电解池：电解池的结构和安装对电化学测量影响很大，电解池的各个部件需要由具有不

同性能的材料制成，对材料的选择要根据具体的使用环境，其要具有良好的稳定性，避免

材料的分解产生杂志，干扰被测电极的过程。对电解池的设计要求为：①电解池体积要适

当，同时要选择适当的研究电极面积和溶液体积之比②研究电极和辅助电极体系之间可用

磨口活塞或烧结玻璃隔开，逸防止辅助电极产物对被测体系的影响③电化学测量常在一定

的气氛中进行④鲁金毛细管的位置选择要得当，既尽量接近研究电极，又避免对电极造成

屏蔽⑤应正确选择辅助电极的大小形状和位置，以保证研究电极表面电流分布均匀⑥快速

暂态测量时，还应考虑相应速率对稳定性的影响问题。

五、稳态测量方法

1、稳态系统的特点：界面双电层荷电状态不变，充电电流为零，稳态电流电流全部用于电化学反应，极化电流密度对应着电化学反映的速率；电极界面上的扩散层范围不再发展，扩散层厚度δ恒定，扩散层内反应物和产物粒子的浓度只是空间位置的函数，与时间无关。

2、控制电流法和控制电势法

3、稳态极化曲线的测定

4、稳态测量方法在金属腐蚀方面的应用

2、控制电流法和控制电势法

（二）、仪器设备：恒电位仪:专用的符合标准要求的钢筋锈蚀测量仪,或恒电位/恒电流仪,或恒电流仪,或恒电位仪(揄出电流范围不小于0~2000μa,可连续变化0~2v,精度≤1%)。涂镀层测厚仪根据测量原理一般有以下五种类型:1.磁性测厚法:适用导磁材料上的非导磁层厚度测量.导磁材料一般为:钢\铁\银\镍.此种方法测量精度高2.涡流测厚法:适用导电金属上的非导电层厚度测量.此种方法较磁性测厚法精度低3.超声波测厚法:目前国内还没有用此种方法测量涂镀层厚度的,国外个别厂家有这样的仪器,适用多层涂镀层厚度的测量或则是以上两种方法都无法测量的场合.但一般价格昂贵\测量精度也不高.4.电解测厚法:此方法有别于以上三种,不属于无损检测,需要破坏涂镀层.一般精度也不高.测量起来较其他几种麻烦5.放射测厚法:此种仪器价格非常昂贵,适用于一些特殊场合.国内目前使用最为普遍的是第1\2两种方法。内电解法中应用最为广泛的主要是铁屑炭法，它是采用铁、炭作为电极，应用电解原理，对废水进行处理，其具体作用机制包括电极反应，电场作用，氧化还原反应，铁离子的络合作用，物理吸附作用以及电子传递作用等[4-7]，同济大学陆斌[8]、沈阳工业学院魏守强[9]等学者采用铁屑内电解工艺对腈纶废水进行预处理，取得了较好的实验结果。

⑵控制电势法：习惯上也叫做恒电势法，就是在恒电势仪的保证下，控制研究电极的电势按照人们预想的规律变化，不受电极系统阻抗变化的影响，同时测量相应电流的方法。需要注意的是，这里所谓的恒电势法并非只是把电极电势控制在某一电势值之下不变，而是控制电极电势按照一定的预定规律变化。

3、稳态极化曲线的测定

⑴阶跃法测定稳态极化曲线：阶跃法又称分手动法和阶梯波法两种方式。采用控制电流逐点手动法测定稳态极化曲线，就是给定一个电流后，等候电势达到稳定值就记下相应的电势，然后再增加电流到一个新的给定值，测定相应的稳定电势值。最后把测得的一系列电流、电势值画成极化曲线。

逐点手动法可用阶梯波法代替，用阶梯波发生器控制恒电位仪或恒电势仪从而自动测定极化曲线。阶梯波阶跃值的大小及时间间隔的长短应根据实验要求而定。

⑵慢扫描法测定稳态极化曲线：就是利用慢速线性扫描信号控制恒电位仪或恒电流仪，使极化测量的自变量连续线性变化，同时自动测绘极化曲线的方法。其中线性电势扫描法或叫动电势扫描法，应用更广泛。

4、稳态测量方法在金属腐蚀方面的应用

在金属腐蚀方面，测量极化曲线可得出阴极保护电势，

阳极保护的致钝电势、致钝电流、维钝电流、击穿电势和再

钝化电势等。测量极化曲线，采用强极化区、线性极化区和

弱极化区的方法可快速测量金属的腐蚀速度，从而快速筛选

金属材料的缓蚀剂。测量阴极极化曲线和阳极极化曲线，可

用于研究局部腐蚀。分别测量两种金属的极化曲线，可推算

这两种金属连接在一起时的电偶腐蚀。测量腐蚀系统的阴阳

极极化曲线，可查明腐蚀的控制因素、影响因素、腐蚀机理

及缓蚀剂作用类型。

六、暂态测量方法

1、什么是电极的暂态过程，暂态过程的特点

2、暂态过程的等效电路

3、暂态法的分类及特点

4、控制电流阶跃暂态测量方法

5、控制电势阶跃暂态测量方法

1、什么是电极的暂态过程，暂态过程的特点

⑴暂态是相对于稳态而言的。当极化条件改变是时，电极会

从一个稳态像另一个稳态转变，期间要经历一个不稳定的、

变化的过渡阶段，这一阶段称为暂态。

⑵暂态过程的特点：暂态过程具有暂态电流，既双电层充电

电流ic。暂态过程中，极化电流包括两部分，一部分用于双

电层充电，称为双电层充电电流；另一部分用于进行电化学

反应，称为法拉第电流。当扩散传质过程处于暂态时，电极/

溶液界面附近的扩散层内反应物和产物粒子的浓度不仅是空

间位置的函数，而且是时间的函数。

2、暂态过程的等效电路

由于暂态过程是随时间而变化的，因而相当复杂。因此常

常将电极过程用等效电路来描述，每个电极基本过程对应一

个等效电路的原件。如果我们得到了等效电路中某个元件的

数值，也就知道了这个元件所对应的电极基本过程的动力学

参数。这样，我们就将对电极过程的研究转化为对等效电路

的研究。或者说，我们把抽象的电化学反应，用熟悉的电子

电路来模拟，只要研究通电时的电子学问题就可以了，那么

这样就可以利用许多的已知的电子学知识来解决问题。然后

利用各电极基本过程对时间的不同响应，可以使复杂的等效

电路得以简化或进行分析，从而简化问题的分析和计算。

3、暂态法的分类及特点

1、暂态法的分类：按照控制自变量的不同，可分为控制电流法和控制电势发。按照极化波形的不同，可分为阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法等。按照研究手段的不同，可分为两类：一类用小幅度扰动信号，电极过程处于传荷过程控制，采用等效电路的研究方法；另一类用大幅度扰动信号，浓差极化不可忽略，通常采用方程解析的研究方法，而不能用等效电路的研究方法。