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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 ，=2f ）的复变函数来表示，即： Z Z j Z 其中： j 1