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第四章 交流阻抗方法 AC Impedance 电化学阻抗谱法（Electrochemical Impedance Spectroscopy) 概述： 测量（扰动）信号—— 电极系统——响应信号： 判断该电极系统中各种动力学过程 小幅值扰动信号：响应与扰动信号之间为线性关 系 动力学过程：线性电学元件的组合来代表—— 电 极系统的等效电路 已知等效电路——动力学过程 线性元件的电学参数—— 电极过程的动力学参数 交流阻抗：使用不同频率的小幅值正弦波信号— — 电极系统 响应与扰动信号关系—— 电极阻抗—— 电极过程 的等效电路—— 电极系统的动力学过程 等效电路中元件的参数值—— 电极过程的动 力学参数：C 、R 、Z 等 d r w 一.电路的交流阻抗 正弦波电压： ＝  sinwt=  ejwt m m  :电压幅值 m w ：角频率＝2πf j=(-1)1/2 (a)、作用于R （纯电阻）时: ＝ /R=( sinwt)/R=I sinwt m R.m 电流相位与电压信号同相，幅值为IR.m 阻抗Z = / =R R 纯电阻元件的阻抗为一实数，为R cos(A-90 °)=sinA,cos(A+90°)=-sinA,sin(A+90 °)=cosA,sin(A-90 °)=-cosA (b)、作用于C （纯电容元件）时 ＝C(d /dt) ＝ sinwt=  ejwt m m =wC coswt=I sin(wt+π/2) m c.m 0 电流相位比电压超前90 ，幅值为Ic.m =jwC  ejwt m 阻抗Z = / =1/jwC c 阻抗为矢量（复数方法计算） Z ：实部为Z’ 虚部为Z’’ 幅值：｜Z ｜ 幅角： Z= Z’+j Z’’ Z’= ｜Z ｜cos  Z’’= ｜Z ｜sin  2 2 1/2 ｜Z ｜=[(Z’) +(Z’’) ] =tan-1 (Z’’/Z’) EIS 的表达方式：Nyquist 图 二.等效电路的分析和简化 采用小幅值对称波交流电 △＝10mV 暂稳态方法： （1）每半个周期内，电极过程－t ——暂态 过程 （2 ）一个周期内，交替阴、阳极过程，稳定 周期性变化 研究： 快速电极过程 双电层结构 吸脱附 金属电结晶 金属腐蚀 电解池的等效电路： RA ：工作电极欧姆电阻 RB ：对电极欧姆电阻 CAB ：两极间电容 R ：溶液的电阻 l Cd：工作电极双电层电容 C ’：对电极双电层电容 d Z ：工作电极法拉第阻抗 f Z ’：对电极法拉第阻抗 f C 、Z 并联为界面阻抗 d f 通常：R 、R 可忽略（电极本身电阻）