电化学测量课件ppt下载(2)

2、暂态法的特点：

①暂态法能够测量传荷电阻，由传荷电阻进而能够计算交换电流等动力学参数。

②暂态法能同时测量双电层电容和溶液电阻。

③暂态法能够研究快速电化学反应。

④暂态法有利于研究表面状态变化快的体系，如电沉积和阳极溶解等过程。

⑤暂态法有利于研究电极表面的吸脱附和电极的界面结构，也有利于研究电极反应的中间产物和复杂的电极过程。

4、控制电流阶跃暂态测量方法

1、控制电流阶跃暂态测量方法，习惯上也叫做恒电流法。是指控制流过研究电极的电流按照一定的具有电流突越的波形规律变化，同时测量电极电势随时间的变化（称为计时电势法），进而分析电极过程的机理、计算电极的有关参数或电极等效电路中各元件的数值。在该方法中，流过电极的电流的波形有很多种，但是它们都有一个共同的特点，即在某一时刻电流发生突越，然后在一定的时间范围内恒定在某一数值上。常用的阶跃电流波形有：电流阶跃、断电流、方波电流和双脉冲电流等。几种阶跃电流波形如图所示。

2、传荷过程控制下的小幅度电流阶跃暂态测量方法：若使用小幅度的电流阶跃

信号，使得电极电势的改变值满足小幅度条件（通常△E≤10mV)，同时单向极

化持续时间较短，浓差极化何以忽略不计，电极处于电荷传递过程控制。此时等

效电路中的传荷电阻，双电层电容等可视为恒定不变，在此情况下采用等效电路

的方法可测定溶液电阻、传荷电阻及双电层电容等，进而计算电极反应的动力学

参数。

3、浓差极化存在时的控制电流阶跃暂态测量方法：对于具有四个电极基本过程

的的简单电极反应，采用大幅度的电流阶跃信号对电极进行极化，且极化持续时

间较长，使得反应物、产物粒子刘翔电极表面或离开电极表面的扩散速率不足以

补偿电极表面上的消耗和积累时，电极表面附近的粒子浓度就会发生变化，导致

电极电势变化，为了确定电极电势的响应曲线，就必须先确定粒子浓度的分布函

数。该测量的优点是可以认为腐蚀金属电极上只有一个电极反应在进行，所以测

得的极化曲线也只反应了这一个电极反应在进行测量的电位区间内的动力学特

征。

5、控制电势阶跃暂态测量方法

控制电流阶跃暂态测量方法，习惯上也叫做恒电势法。是指控制电极电势按

照一定的具有电势突越的波形规律变化，同时测量电流随时间的变化（称为计时

电量法），进而分析电极过程的机理、计算电极的有关参数或电极等效电路中各

元件的数值。在该方法中，常用的阶跃电势波形有：电势阶跃、方波电势阶跃、

双电势阶跃以及系列试验中的电势阶跃等。几种阶跃电势波形如图所示。

控制电势阶跃暂态测量方法也可分为传

荷过程控制下的小幅电势阶跃暂态测量方

法，以及极限扩散控制下的电势阶跃技术。

其中常用的小幅度电势阶跃技术有：电势阶

跃法和方波电势法；大幅度电势阶跃法又多

用于平板电极、球形电极和超微点击的测

试。

七、伏安法

伏安法主要有脉冲伏安法和线性电势扫描

伏安法，其中后者应用较为广泛。脉冲伏安

法的种类主要有阶梯伏安法、常规脉冲伏安

法、差分脉冲伏安法以及方波伏安法等。线

性电势扫描伏安法中有传荷过程控制下的小

幅度三角波电势扫描法以及浓差极化存在时

的单程线性电势扫描伏安法，我们本节主要

讨论循环伏安法。

循环伏安法

循环伏安法是指在电极上施加一个线性扫描电压，以恒定的变化速度扫描，当达到某设定的终止电位时，再反向回归至某一设定的起始电位，循环伏安法电位与时间的关系如图所示

循环伏安法的原理

循环伏安法可用于研究化合物电极过程的机理、双电层、吸附现象和电极反

应动力学．成为最有用的电化学方法之一。扫描电压呈等腰三角形。如果前半部

扫描(电压上升部分)为去极化剂在电极上被还原的阴极过程，则后半部扫描(电压

下降部分)为还原产物重新被氧化的阳极过程。因此．一次三角波扫描完成一个

还原过程和氧化过程的循环，故称为循环伏安法。

循环伏安法常用的测量体系为三电极体系，

如图所示

循环伏安法的应用

循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。但该法很少用于定量分析电流的测量ppt课件。（1）电极可逆性的判断 循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此从所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称。（2）电极反应机理的判断 循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学—化学耦联反应等。对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用。

八、交流阻抗谱技术

电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy，简写为 EIS)，早期的电化学文献中称为交流阻抗(AC Impedance)。阻抗测量原本是电学中研究线性电路网络频率响应特性的一种方法，引用到研究电极过程，成了电化学研究中的一种实验方法。

给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流电势波，测量交流电势与电流信号的比值（此比值即为系统的阻抗）随正弦波频率&omega。所不同的是，eis给电化学系统施加的扰动电信号不是直流电势或电流，而是一个频率不同的小振幅的交流正弦电势波，测量的响应信号也不是直流电流或电势随时间的变化，而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。 霍尔电流电压传感器特点》》》 ◎直测式霍尔电流传感器（50a……10000a） Ⅰ、测量频率： 0……50khz Ⅱ、反应时间： ＜7us Ⅲ、线性度： 1% Ⅳ、电源耗电少 ◎磁平衡霍尔电流传感器（1a……1000a） Ⅰ、测量频率： 0……150khz Ⅱ、精度： 0.2% Ⅲ、反应时间： ＜1us Ⅳ、线性度好： 0.1% ◎ 磁平衡霍尔电压传感器 Ⅰ、测量频率： 0……20khz Ⅱ、线性度好： 0.1% Ⅲ、反应时间： 40us 使用传感器模块注意事项》》》 ◎传感器模块在使用时，应先接通副边电源，再接通原边电流或电压。

而采用电化学交流阻抗技术，可以对有高深宽比掩膜的微电铸电极进行电极反应动力学测量，从而明确观察到高深宽比掩膜所造成的传质阻力增加进而成为电沉积过程控制因素的电极现象。根据电极体系的特征，设计合理的等效电路，采用此等效电路对阻抗谱进行拟合，可以得到溶液电阻、双电层电容、电荷转移电阻、扩散阻抗等电化学参数。60年代初,就提出测量瞬间电极交流阻抗的选相调辉和选相检波方法，并设计出相应的仪器，可测量毫秒级时间内的阻抗变化，同时分离出等效电路中的电容成分和电阻成分。

阻抗与导纳

霍尔电流电压传感器特点》》》 ◎直测式霍尔电流传感器（50a……10000a） Ⅰ、测量频率： 0……50khz Ⅱ、反应时间： ＜7us Ⅲ、线性度： 1% Ⅳ、电源耗电少 ◎磁平衡霍尔电流传感器（1a……1000a） Ⅰ、测量频率： 0……150khz Ⅱ、精度： 0.2% Ⅲ、反应时间： ＜1us Ⅳ、线性度好： 0.1% ◎ 磁平衡霍尔电压传感器 Ⅰ、测量频率： 0……20khz Ⅱ、线性度好： 0.1% Ⅲ、反应时间： 40us 使用传感器模块注意事项》》》 ◎传感器模块在使用时，应先接通副边电源，再接通原边电流或电压。过载保护，在逆变器运行是，ct1将lc回路的信号反馈至ocdct，这里没有用限幅电路，而是整流后用负载电阻进行衰减，也就是说，这里的电压可以根据变压器的电压进行线性衰减，谐振电流大，电阻两端的电压就高。一般的功率mosfet有3个工作区域,即饱和区、截止区和线性放大区.在线性放大区,当漏源极电压uds一定时,漏极电流id跟栅源极电压ugs在一定的电压区域内呈线性关系[, ],如图 3所示.本文所设计的电流输出控制电路正是基于功率mosfet的这种特性来实现高稳定度恒流输出的.。

Y = G( w ) X

如果扰动信号X为正弦波电流信号，而Y为正弦波电压信号，则称G为系统M的阻抗 (Impedance)。如果扰动信号X为正弦波电压信号，而Y为正弦波电流信号，则称G为系统M的导纳 (Admittance)。

阻纳是一个频响函数，是一个当扰动与响应都是电信号而且两者分别为电流信号和电压信号时的频响函数。

由阻纳的定义可知，对于一个稳定的线性系统，当响应与扰动之间存在唯一的因果性时， Gz与Gy 都决定于系统的内部结构，都反映该系统的频响特性，故在Gz与GY之间存在唯一的对应关系：Gz = 1/ Gy

G是一个随频率变化的矢量，用变量为频率f或其角频率  的复变函数表示。故G的一般表示式可以写为：

G( w ) = G’( w ) + j G”( w )

测量阻纳的前提条件

因果性条件:当用一个正弦波的电位信号对电极系统进行扰动，因果性条件要求电极系统只对该电位信号进行响应。

线性条件：当一个状态变量的变化足够小，才能将电极过程速度的变化与该状态变量的关系作线性近似处理。

电极反应往往是相当复杂的过程电极反应动力学的任务就是根据实验事实，包括利用各种稳态技术和暂态技术的电化学研究方法获得的各类极化曲线（见极化和超电势）和电化学参数，以及利用各种非电化学方法所得信息，推断反应历程和“速率控制步骤”（简称速控步骤），得出动力学方程，并与根据动力学理论得到的各个基元步骤的动力学特征进行对比，从而推论出合理的电极反应机理，以便最终为生产实际提供控制电化学过程的依据。空气从防水透气层孔隙扩散到催化层表面，氧气发生反应消耗掉，致使电极内部气体中其他成分浓度不断积累增高向环境中扩散，而氧气在浓度差的作用下不断向电池内部扩散，构成活性物质的循坏动力。 a、稳定是目的，改革是动力，发展是前提 b、稳定是动力，改革是前提，发展是目标 c、稳定是前提，改革是动力，发展是目标 d、稳定是任务，改革是动力，发展是前提 19、1995 年 9 月，江泽民在中共十四届五中全会上深刻阐述了正确处理好社会主义现 代化建设中的（ a、十大关系 c、经济、政治和文化关系 a、1995 年 2 月 19 日 c、1997 年 2 月 19 日 d ） 。

因果性条件

控制工作电极电位和将信号电流转换为电压信号的电路称之恒电位电路。电化学原位拉曼光谱法, 是利用物质分子对入射光所产生的频率发生较大变化的散射现象, 将单色入射光 激发受电极电位调制的电极表面, 通过测定散射回来的拉曼光谱信号与电极电位或电流强度等的变化关系。检修：调整la01时发现磁芯已碎(该机找别人修理过)，经细心调整使噪声输出量大，用指甲油涂上固定，该故障排除后，发现该机接收信号时静噪门打不开，按一下sql键才能听到信号，但正常使用时不时不可能长期工作在这种状态，因为在没有信号时，该机将出现噪音(不静噪)，测qa01 ta10487第14脚、15脚电压正常，确定该机静噪电路已损坏，测oa01第12脚在不接收信号时为低电位，接收信号为高电位，故利用该脚引出一个控制信号，qp16 upd4094的第11脚为低电位时即可打开静噪，根据上述电路分析，笔者另加一个开关电路(见图2)，但使用上述电路该机需工作在不节电状态。

线性条件

由于电极过程的动力学特点，电极过程速度随状态变量的变化与状态变量之间一般都不服从线性规律。只有当一个状态变量的变化足够小，才能将电极过程速度的变化与该状态变量的关系作线性近似处理。故为了使在电极系统的阻抗测量中线性条件得到满足，对体系的正弦波电位或正弦波电流扰动信号的幅值必须很小，使得电极过程速度随每个状态变量的变化都近似地符合线性规律，才能保证电极系统对扰动的响应信号与扰动信号之间近似地符合线性条件。总的说来，电化学阻抗谱的线性条件只能被近似地满足。我们把近似地符合线性条件时扰动信号振幅的取值范围叫做线性范围。每个电极过程的线性范围是不同的，它与电极过程的控制参量有关。如：对于一个简单的只有电荷转移过程的电极反应而言，其线性范围的大小与电极反应的塔菲尔常数有关，塔菲尔常数越大，其线性范围越宽。

稳定性条件

对电极系统的扰动停止后，电极系统能否回复到原先的状态，往往与电极系统的内部结构亦即电极过程的动力学特征有关。一般而言，对于一个可逆电极过程，稳定性条件比较容易满足。电极系统在受到扰动时，其内部结构所发生的变化不大，可以在受到小振幅的扰动之后又回到原先的状态。