电极微分电容的交流阻抗测量方法.pdf

第 20 卷第 2 期 　　　 Vol. 20 　No. 2 抚 顺 石 油 学 院 学 报 2 0 0 0 年 6 月 J OURNAL 　OF 　FUSHUN 　PETROL EUM 　INSTITU TE 　 J un. 2000 ( ) 　　文章编号 :1005 - 3883 2000 02 - 0018 - 05 电极微分电容的交流阻抗测量方法 孙　伟 , 　　鄂利海 (抚顺石油学院环境工程系 ,辽宁抚顺 113001) 摘 　要 : 　微分电容作为电极重要参数之一 ,它的测量对于揭示电极表面状态和某些电化学反应过 程极为有利。在提供了交流阻抗测量微分电容方法的同时 ,筛选出了适合在无浓差极化条件下获得准确 结果的数据处理方法。交流阻抗数据是通过测量已知参数的模拟电解池而获得的。通过对同一组实验 ( ) 数据分别用复数平面图法、Bode 图法、阻抗频谱法 实频特性法和虚频特性法 、特征频率法进行处理 ,发 现 :复数平面图法、阻抗频谱法在取得微分电容参数方面优于其他方法 ,尤其是复数平面图法在稀疏采样 的情况下仍能保持较高的准确度。在频谱法中实频特性法选取低频数据点和虚频特性法选取高频数据 点都有利于提高准确性。 关键词 : 　交流阻抗 ; 　微分电容 ; 　电化学 中图分类号: O646. 54 　　　　文献标识码 : A 　　电极双电层的微分电容在研究电化学反应 的条件下进行。激励信号是直流分量叠加小幅 以及电极表面状态过程中是重要的测量指标, 度正弦波交流分量 , 电化学体系中所有物理量 如在碱金属的插入反应研究中可以把微分电容 都包含直流分量和交流分量 ,对其中的电位和 的测量作为类似光谱分析的手段[1 ] 。对微分电 电流交流分量的处理就可以得到交流阻抗的数 容的测量有很多经典方法 ,如阻抗电桥法、相敏 值。交流阻抗实验是在两个基本条件下进行 ( ) ( ) AC 极谱仪、电位跃迁法、阶段电荷时间电流分 的: 1 直流分量处于稳定状态。 2 为保证电 析法等[2 ] 。在诸多方法中交流阻抗法是重要 化学体系的线性性质 , 电极电位的交流分量的 的测量技术。特别是随着计算机技术的突飞猛 振幅要足够小 ,一般在 5 mV 左右。对于简单 进 ,结合数字技术的配套仪器应运而生 ,不但提 电极反应,反应粒子必须经历物质传递和在电 高了测量时的抗干扰能力 ,而且能直接得到电 极表面得失电子两个重要步骤。若反应过程中 极的复数阻抗值。 有物质传递参与控制 ,即存在浓差极化 ,则电极 交流阻抗技术作为基本的交流电研究方 表面液层中存在着与交变电流频率相同的反应 法 , 比较适合研究复杂电极反应的电极表面行 粒子浓度波动 , 电极阻抗表达式有着复杂的形 为。例如 :金属涂层的腐蚀通过交流阻抗方法 式 ,对其解析也相对复杂。若反应只是在电化 就可以得到很多相关的信息 , 详见有关的报 学步骤控制下 ,通过交流电时基本上不出现反 道[3 ] 。测量交流阻抗的方法也在不断改进 ,最 应粒子的浓差极化 ,数学处理相对简单。本文 近一种利于震动探针电极