电化学研究方法..docx

研究生课程论文《旋转圆-环盘电极在电化学研究中的应用》课程名称 电化学研究方法 姓 名 学 号 专 业 应用化学 任课教师 王森林 开课时间 2016年3月教师评阅意见：论文成绩评阅日期课程论文提交时间：2016年 7 月 2 日旋转圆-环盘电极在电化学研究中的应用作者：学院：材料学院 年级：2015级 学号：摘要：旋转圆盘电极和旋转环盘电极是电化学测试的重要仪器。它们形式简单、应用广泛,其它各种类型的旋转电极都是在其基础上发展而来。本文简述了它的发展过程,着重介绍了它的理论基础和应用。本文还结合实例说明两种电化学测试技术在非贵金属催化剂的电化学性能研究中的重要应用。关键词： 旋转圆盘电极 旋转环盘电极 电化学性能研究Abstract Rotating disk electrode and rotating ring disk electrode are important instruments for electrochemical testing. They are simple and widely used, and other types of rotating electrodes are developed on the basis of their development. This paper describes its development process, focuses on its theoretical basis and application. In this paper, the application of two kinds of electrochemical test technology in the study of non noble metal catalysts is also illustrated with an example.Key Words Rotating disk electrode Rotating ring disk electrode Study on electrochemical properties旋转圆盘电极（一）旋转圆盘电极的研究背景 旋转圆盘电极（Rotating Disk Electrode，简称RDE）是一个电极圆盘绕其通过圆心的垂直轴进行自身旋转的电极。早在1942年，Levich根据流体动力学原理首次提出RDE理论, 引起电化学界的广泛注意。1949年，Siver和Kabaonv从实验上证实了这个理论,并在几年之后获得了实际应用。后来,许多学者对RDE进行了大量的研究, 取得了明显成绩,但就其基本理论而言,仍然没有脱离Lveich早期提出的理论轨道。固体静电极应用由来已久。由静止电极改为旋转电极,这不只是形式上的简单变化、更重要的是旋转电极对电化学测试技术带来重大变革。它克服了静止电极和经典的振动线电极存在的某些缺点,使电化学发展达到一个新的水平。长期使用的固体静电极会出现下述弊病: （1）很容易产生浓差极化，（2）由于氧化膜、钝化膜以及其它不需要的化学付反应的产生, 会造成电极表面的污染，（3）清除电极表面污染的操作会使电极的几何形状和尺寸发生变化,（4）电极表面扩散层厚度的随机变化和电解池中搅拌系统造成电解液流动的紊乱状态,使实验数据不能重现等等。应用旋转圆盘电极就大大地克服了上述缺点,它的好处是:（1）消除浓差极化；（2）简化实验装置(如搅拌系统)；（3）被抛光的电极表面，保持几何形状和尺寸不发生变化；（4）可准确地表征已知量与被测量之间关系，（5）制作简单，操作方便等等。正因为如此,多年来驱使许多学者努力不懈地研究RDE理论和开发它的应用[1]。（二）旋转圆盘电极理论研究 旋转圆盘电极是电极理论与流体动力学结合的产物,因此它也称为流体动力学电极(Hydrodynamic Electrodes）。其工作原理的基本要点是：物质传递和电流密度受控于电化学活性物质, 而电化学活性物质的运动是按流体动力学规律进行的。因而，一般规律着手把它应用到特殊的流体动力学体系━━━旋转圆盘电极[2，3]。1. 流体向回盘表面流动 一般说来,物质i的流量j可表示为: （1） 式中 ━━━ 扩散系数 ━━━ 浓度 ━━━ 离子迁移率 ━━━ 电场强度 ━━━ 流体运动速度 随时间变化量可表示为： （2）这是对流扩散的一般表示形式。对不可压缩液体, 速度V用NaVier-Stokes连续方程表示： （3） = 0 （4） 这里，P ━━━ 压力 ━━━