(钝化)极化曲线.doc

镍电极在硫酸溶液中极化（钝化）曲线的测定 实验目的 了解金属钝化的原因和钝化行为的测定方法； 了解金属钝化行为的原理； 掌握用CHI660来测定镍电极在硫酸体系中不同KCl浓度时的阳极钝化曲线。 实验原理： 2.1 金属的阳极与钝化过程： 金属的阳极过程是指金属作为阳极发生电化学溶解的过程。 M → Mn+ + n e- 在金属的阳极溶解过程中，其电极电势必须高于其热力学电势，电极过程才能发生。这种电极电势偏离其热力学的现象称为极化。当阳极极化不大时，极化的速率随着电势变正而逐渐增大，这就是金属的正常溶解。当电极电势正到某一数值时，其溶解速率随着电势变正，反而大幅度地降低，这种现象称为金属钝化。 金属钝化一般可分为两种。若把铁浸入浓硝酸(d1.25)中，一开始铁溶解在酸中并放出NO，这时铁处于活化状态.经过一段时间后,铁几乎停止了溶解，此时的铁即使放在硝酸银溶液中也不能转换出银,这种现象称为化学钝化。另一种钝化称为电化学钝化,即用阳极极化的方法使金属发生钝化。金属处于钝化状态时,其溶解速率较小，一般为10-6～10-8 A/cm2。 金属之所以会由活化状态转变为钝化状态，至今还存在着不同的观点。有人认为金属钝化是由于金属表面形成了一层保护性的致密氧化膜，因而阻止了金属的进一步溶解，称为氧化物理论；另一种观点则认为金属钝化是由于金属表面吸附了氧，形成了氧吸附层或氧化物吸附层，因而拟制了腐蚀的进行，称为表面吸附理论；第三种观点认为，开始是氧的吸附，随后金属从基底迁移至氧吸附膜中，然后发展为无定形的金属-氧基结构而使金属溶解速率降低，被称为连续模型理论。 2.2 研究金属钝化的方法： 该实验是通过用恒电位法测定金属钝化曲线。也就是说通过恒电位仪对研究电极给定一个恒定电位(即给定电位)后，测量与之对应的准稳态电流值(I)，以阳极电位E给定与开路电位E开路之差，即过电位η对通过电极的电流密度j对数l舀作图，得如图1所示金属Ni钝化曲线示意图。 图中曲线可分为四个区域： （1）AB段为活性溶解区，此时金属进行正常的阳极溶解。阳极电流密度随外加给定的电位的增加而随之增大。其变化符合Tafel 公式。 （2）BC段为钝化过度区，此时阳极的金属表面生成钝化膜，电流密度随外加给定的电位的增加而减少。 （3）CD段为稳定钝化区，表面金属处于钝化状态，此时电流密度稳定在很小的值，而且与给定电位无关。 （4）DE段为过钝化区，即钝化了的金属又开始溶解，电流密度随外加给定的电位的增加而迅速增大。 3. 实验仪器与所需试剂： 仪器：CHI660B电化学工作站、带盐桥的H型电解池、Pt辅助电极、饱和甘汞电极做参比电极，镍工作电极。 药品：（1）0.1mol/dm3 H2SO4 solution；（2）0.1mol/dm3 H2SO4 + 0.01mol/dm3 KCl solution；(3) 0.1mol/dm3 H2SO4 + 0.04mol/dm3 KCl solution；(4) 0.1mol/dm3 H2SO4 + 0.1mol/dm3 KCl solution；蒸馏水。 实验步骤： 溶液的配置： 根据98%浓硫酸的密度ρ=1.84g/cm3，MH2SO4=98.08g/mol，再由，从而得到所要量取一定硫酸浓度的体积即V测。其中V=1000mL，MH2SO4=98.08g/mol。由此可得（1）0.1mol/dm3 H2SO4 solution的体积V测=5.4mL，倒入100mL烧杯中加一定量蒸馏水稀释，待冷却后移至1000mL容量瓶中，加水定容。同理，通过计算出所需要的KCl的量后，先溶解，再混溶于硫酸，最后定容至所需刻度，即可得到在实验中所需的电解液。 电极的制备： 通过电焊把铜导线焊接在镍层上，并且用还原树脂把能导电的部空位包裹住，露出面积大约为1×1 cm2。 电化学实验： （1）打开仪器和计算机电源开关，预热10 min； （2）研究电极用砂纸打磨之后，用蒸馏水冲洗净，擦干后放入已经洗净并装有0.1mol/dm3 H2SO4 溶液的H型电解池中，分别安装好辅助电极和参比电极，并按照图1所示接好测量电路（红色夹子为Pt辅助电极、绿色接研究镍电极、白色接甘汞参比电极）； （3） 通过计算机使CHI仪器进入Windows工作界面；工具栏里选中“Control”，此时屏幕上显示一系列命令的菜单，再先中“Open Circuit Potential”，数秒钟后屏幕上即显示开路电位值(镍工作电极相对于参比电极的电位)，记下该数值；在工具栏里选中“T(实验技术)，此时屏幕上显示一系列实验技术的菜单，再先中 “Linear Sweep Voltammetry”(线性电位扫描法)“然后在工具栏里选中”“参数设定”(