常见的电化学交流阻抗谱(免费).ppt

Work report 万逸 电化学交流阻抗谱 注意事项： 1. Rp近似Rct+Zw，但不是完全的相等 2. 极化阻抗通过计划曲线也可以得到 （腐蚀电位出切线的斜率） 1.2.2. 等效电路元件 下一步计划： 2. 动电位极化曲线简介 极化的分类 极化曲线获取信息 腐蚀电位(Ecorr)，腐蚀电流（icorr） 获得Tafel参数（阴极极化斜率ba，阳极极化斜率bk） 研究防腐蚀机理，可以知道是阳极机制剂、阴极抑制剂或者是混合型抑制剂。 通过腐蚀电流可以计算腐蚀抑制效率（IE%=1-i1.corr/i2.corr） 极化曲线在腐蚀与防护中应用 线性极化简介 活化控制的腐蚀体系 线性极化法 铝合金在含有氯离子的乙二醇-硼酸溶液中的腐蚀行为研究 氨基苯唑在3.5% NaCl中铜镍合金的防腐蚀的研究 缓蚀剂的存在改变了阳极钝化过程，使铜镍合金更加容易钝化，增加抗腐蚀的性能。 * 1. 电化学交流阻抗谱简介 1.1 交流阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位为扰动信号的电测量方法。 优点： 体系干扰小 提供多角度的界面状态与过程的信息，便于分析腐蚀缓蚀作用机理 数据分析过程相对简单，结果可靠 缺点： 复杂的阻抗谱的解释 1.2 物理参数和等效电路元件 1.2.1 物理参数 溶液电阻 （Rs） 双电层电容 （Cdl） 极化阻抗 （Rp） 电荷转移电阻 （Rct） 扩散电阻 （Zw） 界面电容 （C）和 常相角元件（CPE） 电感 （L） 对电极和工作电极之间电解质之间阻抗 工作电极与电解质之间电容 当电位远离开路电位时时，导致电极表面电流产生，电流受到反应动力学和反应物扩散的控制。 电化学反应动力学控制 反应物从溶液本体扩散到电极反应界面的阻抗 通常每一个界面之间都会存在一个电容。 溶液电阻 （Rs） B. 极化阻抗 （Rp） C. 电荷转移电阻 （Rct） D. 扩散电阻 （Zw） E. 界面电容 （C）和 常相角元件（CPE） R 阻抗 C 电容 L 电感 W 无限扩散阻抗 O 有限扩散阻抗 Q 常相角元件 阻抗 导纳 1.3 等效电路 （A）一个时间常数 Nyquist图 相位图 大致表征几个时间常数 判断电容。阻抗等结构元件 Rs Cdl Rct 或Rp Nyquist图 Rs Cdl Rct Zw 一个时间常数 （B）两个时间常数 两个时间常数 界面电容 界面阻抗 双电层电容 电荷转移阻抗 常见的两个时间常数的电路图 （C）三个时间常数 CPESG RSG CPEOX ROX CPEDL 常见的三个时间常数的电路图 1.4. 在腐蚀与防护中的应用 （1）两个时间常数的模型 金属本体 腐蚀产物层 金属腐蚀机制研究 研究不同镀层的钢材的腐蚀情况 金属本体 防护层 缓蚀剂缓蚀机制的研究 研究头孢类抗生素的缓蚀作用 Adv. Mater. 2006, 18, 1672-1678 Chem. Mater. 2007, 19, 402-411 Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3137-3147 （2）三个时间常数的模型 (a) 自修复膜腐蚀机制的研究 保护膜 钝化膜 金属本体 保护膜 钝化膜 金属腐蚀区 1 2 3 4 保护膜电容区 保护膜阻抗区 钝化膜电容区 钝化膜阻抗区 电容随着频率减少而增加 阻抗不随频率而变化 保护膜层的阻抗变化 钝化膜层阻抗变化 (b) 微生物腐蚀机制的研究 Corrosion Science 49 (2007) 2159-2176 不同阶段的SRB膜的AFM图 抗生素类 的缓蚀剂 SiO2 MnO2 TiO2 ZrO2 层状插层 核壳结构 多孔结构 无机纳微材料 有机聚电解质 聚阴离子 聚阳离子 智能感应聚合物 pH 敏感 光敏感 热敏感 电化学敏感 特殊离子敏感 多环 环中掺杂 N 或者S 缓蚀剂 有机聚合电解质 无机纳微材料 动电位极化曲线 通过控制电极电位或者电流密度的值，测定相应的电流密度或者电位的变化而得到的电极电位与电流密度的关系曲线，被称为极化曲线。 优点 曲线上的特征电位值（自腐蚀电位，孔蚀电位等）可以比较金属的腐蚀特性 直接获得曲线的Tafel参数 直接计算缓蚀效率，研究缓蚀剂的作用机理 缺点 极化测量施加的电位会对腐蚀体系造成一定的影响和干扰。（腐蚀电位Ecorr的漂移） 分类 电化学极化 浓差极化 电阻极化 电极界面的电化学反应为控制步骤 反应物扩散过程为控制步骤 电流通过电解质与电极界面所产生的欧姆电位降 阴阳极反应所需的活化能较高 阳极极化 阴极极化 （氧还原反应和释氢反应） 阳极反应曲线 阴极反应曲线 释氧区 过钝化区 钝化区 过渡态区 活性