电化学基本知识.ppt

仪器什么时候需要设置浮地？ 在测试接地样品时，比如接地反应釜，埋入地下的管线时。 一个反应池中多个工作电极同时测量等。 * 接地 必须断开 这个接地, 即工作站浮地 样品/接地 此时，有两 个接地端， 无法测试 * P4000 功能特色 浮地功能 (Ground Isolation) 静电计阻抗1013Ω 高槽压+/-48V EIS 电化学交流阻抗扩展至5 MHz 标配: 4 A大电流 , 最小量程40pA（分辨率达1.2fA） * 浮地功能（Ground isolation） 应 用 领 域 电化学腐蚀摩擦磨损试验机 接地高温高压反应釜 接地实验装置 接地网腐蚀电化学检测 现场接地样品测试 旋转环盘电极 氧化还原激发-收集系统研究 双恒电位仪体系 * Versa Studio 试验方法 腐蚀方面的应用 腐蚀应用 VersaStudio 对应的检测方法 涂层及缓蚀剂评价 EIS (ASTM G106), LPR (腐蚀速率随时间的变化) 均匀腐蚀 Linear Polarization or LPR (ASTM G59), Split LPR, Tafel 非均匀腐蚀 Cyclic Polarization (ASTM G61 G108), Potentiodynamic (ASTM G5) 电偶腐蚀 Galvanic Corrosion, Electrochemical Noise in ZRA mode 阴极剥离 Potentiostatic, Galvanostatic VersaStudio 中关于腐蚀应用的测试技术 * * * 阻纳是一个随角频率?变化的矢量，通常用角频率?（或一般频率f）的复变函数来表示，即： 若G为阻抗，则有：。。。其中Z’为阻抗的实部，Z’’为阻抗的虚部。 因为阻抗为矢量，在坐标体系上表示一个矢量时，通常以实部为横轴，虚部位纵轴，如这个图所示。从原点到某一点（z‘，z’’）处的矢量长度即为阻抗Z的模值，角度?为阻抗的相位角。 * 电化学阻抗谱的设计基础和前几章我们讨论的控制电势和控制电流技术基本类似，也是给电化学系统施加一个扰动电信号，然后来观测系统的响应，利用响应电信号分析系统的电化学性质。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?的变化,或者是阻抗的相位角随频率的变化。可以更直观的从这个示意图来看，利用波形发生器，产生一个小幅正弦电势信号，通过恒电位仪，施加到电化学系统上，将输出的电流/电势信号，经过转换，再利用锁相放大器或频谱分析仪，输出阻抗及其模量或相位角。通过改变正弦波的频率，可获得一些列不同频率下的阻抗、阻抗的模量和相位角，作图即得电化学阻抗谱-这种方法就称为电化学阻抗谱法。将电化学阻抗谱技术进一步延伸，在施加小幅正弦电势波的同时，还伴随一个线性扫描的电势， 这种技术称之为交流伏安法。本章只介绍电化学阻抗谱技术。由于扰动电信号是交流信号，所以电化学阻抗谱也叫做交流阻抗谱。 * 一个电化学系统必须满足如下三个基本条件，才能保证测量的阻抗谱具有意义。 （1）因果性条件（causality）:输出的响应信号只是由输入的扰动信号引起的的。也就是说测量信号和扰动信号之间存在唯一对应的因果关系，任何其它干扰信号都必须排除。如果充分注意了电化学系统环境因素（比如温度等）的控制，这个条件比较容易满足。（2）线性条件（linearity）: 输出的响应信号与输入的扰动信号之间存在线性关系。通常的情况下，电化学系统的电流与电势之间是不符合线性关系的，而是由体系的动力学规律决定的非线性关系。但是，当采用小幅度的正弦波电势信号对系统进行扰动时，作为扰动信号的电势和响应信号的电流之间可近似看作呈线性关系，从而可近似的满足线性条件。通常作为扰动信号的电势正弦波的幅度在5mV左右，一般不超过10mV。（3）稳定性条件: 扰动不会引起系统内部结构发生变化，当扰动停止后，体系能够回复到原先的状态。对于可逆反应来说，稳定性条件比较容易满足，对于不可逆的电极过程，只要电极表面的变化不是很快，当扰动幅度小，作用时间短，扰动停止后，系统也能够恢复到离原先状态不远的状态。可以近似的认为满足稳定性条件。对于非常快速的电极反应，或者是扰动的频率低，作用时间长时，稳定性条件的满足较困难，所以EIS研究快速不可逆反应有一定困难。 有限性条件：在整个频率范围内所测定的阻抗或导纳值是有限的 * 和前几章讨论的测量方法相比，EIS法具有如下的特点: (1）由于采用小幅度的正弦电势信号对系统进行微扰，当在平衡电势附近测量时