交流阻抗及解析.pptx

第四章电化学阻抗谱技术与数据解析;;电化学阻抗谱;;正弦交流电路电流与电压的性质;正弦交流电路电流与电压的性质;;阻抗的表示方法;正弦交流电路阻抗特性;实际测量体系中可忽略不计CAB、RA、RB;电解池等效电路分析;电解池等效电路分析;电解池等效电路分析;电化学阻抗谱的基本条件;;;;;;电化学阻抗谱表示方法;;Nyquist图

为一个常数RL，而随而改变，越大，越小。因此，理想极化电极电化学阻抗的复平面图是一条与轴平行的直线，直线与轴相交点的横坐标等于RL。;理想极化电极的电化学阻抗谱;理想极化电极的电化学阻抗谱;理想极化电极的电化学阻抗谱;图;;Bode图;当处于高频和低频之间时，有一个特征频率，在这个特征频率，RL和Cd的复数阻抗的实部和虚部相等，即，所以 ;等效电路

导纳

;;;两边同时加得:

这是一个圆心为（，0），半径为的圆的方程。由于虚部，实部，所以是一个位于第一象限的半圆。根据图中半圆与横轴的交点可以直接读出极化电阻的数值。

在高频条件下，由于吸附引起的表面覆盖度不发生松弛，可以忽略其他表面状态变量对阻抗的贡献，所以即为电荷传递电阻。也就是说，我们可以从复平面上的高频半圆求得电荷传递电阻。;讨论：

低频区。

表明低频时与频率无关，是一条平行于的直线，并且可由此直线与的交点求得。;溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱;溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱;溶液电阻可以忽略时电化学极化的电化学阻抗谱;;;溶液电阻不能忽略的电化学极化的电化学阻抗谱;;讨论：

低频区

，，式子就简化为

由图可以直接得出。

高频区

，则

式子变为：

由此可见，可从高频条件下的Bode图求得溶液电阻。;溶液电阻不能忽略的电化学极化的电化学阻抗谱;溶液电阻不能忽略的电化学极化的电化学阻抗谱;当电化学极化和浓差极化同时存在时，电极的总阻抗由电化学极化阻抗和浓差极化阻抗串联组成，即

;电化学极化与浓差极化共存???的电化学阻抗谱;电化学极化与浓差极化共存时的电化学阻抗谱;;Nyquist图;Nyquist图;Bode图;Bode图;电化学极化与浓差极化共存时的电化学阻抗谱;阻抗中的半圆旋转现象;;两种修正的等效电路

双电层电容与一个与频率成反比的电阻并联的等效电路;;;;常相位角元件;常相位角的n指数;阻抗实验注意点

实验准备

电解池：参比电极的阻抗

参比电极的阻抗相当高时才会引起显著的直流变化

交流讯号通过时组成的RC低通滤波器会使正弦波严重衰减，并且发生相位移

双参比电极：普通参比电极、Pt丝、电容件构成，电势由普通参比电极电势决定。保证直流电压通过SCE,交流电压通过电容和Pt线。

尽量减小测量连接线的长度，减小杂散电容、电感的影响。;阻抗实验注意点

频率范围要足够宽

保证一次测量能获得足够的高频和低频信息。

电极上发生的某些重要过程例如物种尤其是反应中间产物的吸脱附和成膜过程，只有在低频时才能在阻抗谱上表现出来。这时吸附物和膜被解除“冻结”（frozen)状态而发生松弛，在阻抗谱上表现为电容（capacitive)或电感（inductive)弧或环(arcorloop)。

阻抗必须指定电极电势

阻抗必须与电势（平衡电势、混合电势或腐蚀电势、确定的极化电势）一一对应。

可以先测定极化曲线后在不同区域选取电势值，在相应电势下测定阻抗。;阻抗谱的分析思路

现象分析

首先观察高频区和低频区的图形。Nyquist图上高频区出现半圆或压扁的半圆，表明电荷传递步骤最有可能是控制步骤，而低频区实分量和虚分量呈线性相关，则表明在此电势下电极过程是扩散控制。

如果在第一象限出现低频电容弧或者第四象限出现低频电感弧，很可能在电极表面发生了某种物种的吸附（不能确定吸附的物种）与其他电化学测试技术相结合，如极化曲线法测量Tafel斜率、旋转环盘电极法检出反应中间产物、光谱电化学法鉴定反应中间体）。

特殊现象：钝化，出现低频负电阻;阻抗谱的分析思路

图解分析

利用作图法求得最基本的参数，例如从Nyquist图求电荷传递电阻Rct以及Warburg系数。

数值计算

计算机模拟（ComputerSimulation)

根据一个实验EIS图得到的模拟等效电路并不是唯一的，如基体上存在膜（转化膜、