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电化学阻抗谱原理与其在 光电催化中应用.pdf
电化学阻抗谱原理及其在
光电催化中的应用
主讲人: 钟 敏
内部资料,组内使用
1
内容概要
背景介绍
电化学阻抗谱的基本原理
阻抗谱图分析
阻抗谱在光电催化中的应用
其它
2
光电催化测试与表征(背景介绍)
光电催化测试中的常用手段:光电流- 电势测试、
chronoamperometry (chopped light irradiation) 、
IPCE等。
光电催化的机理必须使用动力学表征手段,来研究电
荷传输、复合及界面电荷转移,当前研究相对较少。
1. 时域技术(time-domain technique):TAS;
2. 频域技术(frequency-domain technique):EIS,
IMPS/VS 等。
3
电化学阻抗谱基础
• EIS:Electrochemical Impedance Spectroscopy
• 别名:交流阻抗(AC impedance)
• 定义:一种以小振幅的正弦波电流为扰动信号的电化学测量
方法。
G()
X M Y
给黑箱(电化学系统M )输入一个扰动函数X ,它就会输出一个
响应信号Y。用来描述扰动与响应之间关系的函数,称为传输函数
G() 。若系统的内部结构是线性的稳定结构,则输出信号就是扰动
信号的线性函数。
4
曹楚南、张鉴清著, 《电化学阻抗谱导论》,2002
Y/X=G()
如果X 为角频率为的正弦波电流信号,则Y为角频
率也为的正弦电势信号,此时,传输函数G()也是频
率的函数,称为频响函数,这个频响函数就称之为系统
M的阻抗 (impedance),用Z表示。
阻抗谱测量的三个基本条件:
(1)因果性;
(2 )线性;
(3 )稳定性。
5
曹楚南、张鉴清著, 《电化学阻抗谱导论》,2002
电化学阻抗谱的特点
一种以小振幅的正弦波电流为扰动信号的电化学测量方法:
(1)准稳态近似 (避免对体系产生大的影响)
使扰动于体系的响应之间近似呈线性关系。
(2 )一种频率域的测量方法
以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系统,
速度快的子过程出现在高频区,速度慢的子过程出现在低频
区,可判断出含几个子过程,讨论动力学特征。
6
阻抗的表示
阻抗Z是一个随频率变化的矢量,通常用角频率
(或一般频率f ,=2f )的复变函数来表示,即:
Z Z j Z
其中: j 1
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