电化学原位测试技术PPT课件

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电化学分析4电位分析法ppt课件

电化学分析4电位分析法ppt课件

玻璃电极 EM
SCE
例,当下述电池中溶液是pH等于4.0的缓冲溶液时,在25℃时用毫 伏计测得电池的电动势为0.209V: 玻璃电极 H+〔a=x〕 饱和甘汞电极 当缓冲溶液由三种未知溶液替代时,毫伏计读数如下(a)0.312V;(b) -0.017V;(c)0.088V。试计算每种未知溶液的pH值 解 (a)
离子选择性电极
一、定义
对溶液中特定阴阳离子有选择性呼对被测离子和共存干扰 离子
呼应程度的差别。
二、构造
电极敏感膜
电极管
内参比溶液和
1
内参比电极
电极膜浸入外部溶液时, 膜内外有
选择呼应的离子,经过交换和 分散
作用在膜两侧建立电位差,达 平衡
1. 膜电位
2.
膜电位是膜内分散电位和膜
参比电极:其电位那么不受试液组成变化的影 响,具有较恒定的数值。
理想的参比电极为:〔1〕电极反响可逆,符 合Nernst方程;〔2〕电势不随时间变化;〔3〕 微小电流流过时,能迅速恢复原状;〔4〕温 度影响小. 虽无完全符合的,但一些可以根本满足要求.
3、用参比电极的本卷须知
〔1〕内参比溶液液面高于样品溶液,坚持 内参比液外渗,以防止污染.
Kij = ai/ajZi /Zj
固定干扰法
〔三〕呼应时间
呼应时间是指离子选择性电极和参 比电极一 起从接触试液开场到电极电位变化稳 定〔动摇在 l mV以内〕所经过的时间.该值与膜 电位建立的 快慢、参比电极的稳定性、溶液的搅 拌速度有关.
选择性系数是判分别子选择性电极 性能的重要参数之一,它是个实验 数据,其实验测定方法有两种:
1、分别溶液法
2、混合溶液法
• 定义电极的能斯特相应斜率S为:

电化学原位测试技术

电化学原位测试技术

• 电沉积液组成为: 电沉积液组成为: 3.0mmol/LAgNO3+3.5mmol/LIn(NO3)3+4.0mmol/LSeO2+100mmol/LKNO3 。 • 分析: 分析: 沉积采用恒电位方式进行,沉积电位为-0.75~ 0.85V(vs.SCE), 沉积采用恒电位方式进行,沉积电位为-0.75~-0.85V(vs.SCE),电 流密度为4.5~5.0mA/cm2,沉积时间30min左右,沉积温度为20~ 沉积时间30min左右,沉积温度为20 30min左右 20~ 流密度为4.5~5.0mA/ 4.5 25℃ 采用X射线衍射及AES能谱对薄膜进行组分分析. 25℃。采用X射线衍射及AES能谱对薄膜进行组分分析. AES能谱对薄膜进行组分分析
• 1.3 应用
• 1.3.1 研究电极/电解液界面的结构和性质特征。 研究电极/电解液界面的结构和性质特征。 • 对于金属电极:可用Kolb提出的电反射谱理论来解释 。 对于金属电极:可用Kolb提出的电反射谱理论来解释 Kolb • 对于半导体电极:可应用Franz—Keldysh效应来测定平带电位、界面 对于半导体电极:可应用Franz—Keldysh效应来测定平带电位、 Franz 效应来测定平带电位 电压的分布和费米能级钉着的研究。 电压的分布和费米能级钉着的研究。
2.覆盖度调制 2.覆盖度调制
主要用于研究吸附物, 主要用于研究吸附物,虽然覆盖度的变化也是由电位变化导 致的,但此时反射率的变化主要是电极表面的吸附物的覆盖度引起的。 致的,但此时反射率的变化主要是电极表面的吸附物的覆盖度引起的。
• 电化学调制是通过控制电极电位来实现的。 电化学调制是通过控制电极电位来实现的。 • 常见的类型: 常见的类型: 1.直流电位调制; 直流电位调制; 直流电位调制 2.阶跃电位调制; 阶跃电位调制; 阶跃电位调制 3.大幅度方波电位调制; 大幅度方波电位调制; 大幅度方波电位调制 4.小幅度方波或正弦电位调制等。 小幅度方波或正弦电位调制等。 小幅度方波或正弦电位调制等

《电化学测试方法》课件

《电化学测试方法》课件

05
电化学测试技术发展前景
新型电极材料的研发
总结词
随着科技的发展,新型电极材料在电化学测试领域的应用越 来越广泛,它们具有更高的电化学活性和稳定性,能够提高 电化学测试的精度和可靠性。
详细描述
新型电极材料如纳米材料、碳基材料、金属氧化物等,具有 优异的电化学性能和独特的物理化学性质,能够适应各种不 同的电化学测试需求。它们的研发和应用,将为电化学测试 技术的发展开辟新的道路。
03
恒电位法可以用于研究腐蚀电化学、电化学合成和 电镀等领域。
循环伏安法
循环伏安法是一种常用的电化 学测试方法,通过控制电极电 位在一定范围内循环变化来研 究电极反应。
该方法可以用于研究电极反应 的可逆性和不可逆性,以及电 化学反应的动力学参数和机理 。
循环伏安法在电化学分析、腐 蚀电化学和电化学合成等领域 有广泛应用。
电极反应与电池反应
总结词
电极反应是电化学中的基本单元,电池反应则是多个电极反应的组合。
详细描述
电极反应是指在电极上发生的化学反应,是电化学中的基本单元。电池反应则 是由一个或多个电极反应组合而成,是实现电能与化学能相互转化的整体反应 。
电极电位与电池电位
总结词
电极电位是电极与溶液之间的电势差,电池电位则是电池中正负极电位的代数和。
分类
根据电极反应类型,可分为阳极和阴极。
电解池的工作原理
电解过程
在电解池中,电流通过电极和电解质溶液,使电解质溶液中的离子 在电极上发生氧化还原反应,从而实现电能向化学能的转化。
电子转移
在电极上,电子通过外电路从阳极流向阴极,而电解质溶液中的离 子则通过扩散作用或对流作用迁移到电极表面。
电流分布

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控制电位暂态法技术测定的参数: • 电化学参数,Cd、Rt、Rr、ia、n、D等; • 电位阶跃法测定电极真实表面积; • 方波电位法研究特性吸附现象; • 三角波电位扫描法研究电极反应。
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五.交流阻抗法
• 电化学阻抗谱是指通过控制工作电极在小振幅正 弦波电位扰动的条件下,同时测量系统的交流阻 抗,通过对电化学阻抗谱的研究可以分析电极过 程的反应机理 ,判断电极过程是否存在电活性的 吸附态中间产物;
II. 暂态系统常把电极体系用等效电路来表示。 III. 暂态法极化时间短,可减小或消除浓差极化的影响,有
利于快速电极过程的研究;测量时间短,液相中粒子或 杂质来不及扩散到电极表面,有利于研究界面结构和吸 附现象;有利于研究电极表面状态变化较大的体系,如 金属电沉积和腐蚀等。
13
利用控制电流法暂态实验测定电化学参数时,首先对研究对 象进行分析和估算设法把所研究的基本过程或参数突出出来 ,画出电极体系的等效电路,估算被测参数的数量级等,然 后选择合适的测试方法和实验条件: • 浓差极化下的电流阶跃实验; • 恒电流充电法研究点极表面覆盖层。
17
18
控制电位暂态法的运用:
a. 电化学极化下控制电位暂态法测定溶液电阻双电层电容 和反应电阻;
b. 浓茶极化及吸附情况下的电位阶跃实验; c. 小幅度(扫描电位幅度)运用线性电位扫描法测定双电
层电容和反应电阻,大幅度运用时来测定电极参数,判 断电极过程的可逆性控制步骤和反应机理; d. 电极表面覆盖层的研究。
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稳态极化曲线的应用: a) 电化学基础研究方面; b) 金属腐蚀方面; c) 电镀、电冶金和电解方面; d) 化学电源方面,化学电源负荷下的电压是直接由
总极化决定的,极化较大的电池的负荷特性很差 ,即电压效率低,因此负荷特性可直接用整个电 池的极化曲线定量描述。

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M

O Ox / Re d

RT nF
ln M n M
25C
=

O Ox
/
Re
d
+
0.0591 n
lg

M
n
12
例如:Ag-AgNO3电极(银电极),Zn-ZnSO4电极(锌电极) ,电极电位为(25°C) :
Ag / Ag
O Ag / Ag
0.0591lg Ag

| 2
O
| 2
RT a

F
ln
P
金属及其难溶盐(或络离子)所组成的电极体系,间接反映与 该金属生成难溶盐(或络离子)的阴离子的活度。该类电极有 两个相界面,常用作参比电极。 例如:饱和甘汞电极, Ag/AgCl电极
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甘汞电极
电极反应:Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl半电池符号:Hg,Hg2Cl2(固)|KCl
E

E
RT nF
ln i
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pH玻璃电极 参比电极 pH复合电极 离子电极
离子选择性电极在电位分析中应用最广,比如pH计
5.电极电势的应用
(1). 电极电势
原电池中有电流,表明原电池有电位差(即电池电动势)—构 成两电极的电位不等(电极电势之差):
电流方向















ห้องสมุดไป่ตู้
E K+ 0.0591 lg Ox
n
Re d
3、电极电势的测量

电化学原位测试技术 共17页PPT资料

电化学原位测试技术 共17页PPT资料

• 当溶液之中含大量的Cr时,会发生以下反应:
Ag+nCl--e=AgCl-
• 在碱性溶液中,加上局部电流密度的作用,浓度局部增大,又将发生 如下反应:
2AgCIn1-n + 20H-=Ag2O + 2nC1-+H2O.
• 该法是在Mcintyre和Aspnes提出了金属/溶液界面多层光 学模型的基础上,并由测得的△R/R计算出吸附物的光 学常数后得到发展和普及。
• 应用:可对半导体电极和金属单晶电极进行研究。 发现如金属表面态等与金属/溶液界面物理和化学
性质有关的效应。
1.2 测试方法: 1.镜面反射(外反射) 2.内反射
• 分析: 沉积采用恒电位方式进行,沉积电位为-0.75~-0.85V(vs.SCE),电 流密度为4.5~5.0mA/cm2,沉积时间30min左右,沉积温度为20~ 25℃。采用X射线衍射及AES能谱对薄膜进行组分分析.
• 2.2 测试Biblioteka 法及仪器• 三电极体系: 对电极:铂片; 参比电极:饱和甘汞电极;
电化学调制的方式: 1.电位调制
通常用于金属或半导体双电层充电区的电反射研究,在此情 况下由于不存在法拉弟反应,反射率变化主要是由电位变化引起的。
2.覆盖度调制
主要用于研究吸附物,虽然覆盖度的变化也是由电位变化导 致的,但此时反射率的变化主要是电极表面的吸附物的覆盖度引起的。
• 电化学调制是通过控制电极电位来实现的。 • 常见的类型:
显不同于体相铜的光学性质,且依赖于基底铂的晶格取向。
• 1.3.4电沉积过程的电化学振荡现象等的研究。 • 尤金跨等采用原位可见紫外反射谱研究电沉积AglnSe2薄膜上的电化
学振荡现象,通过对传质、光照等对振荡的影响测定,研究了电化学 振荡的机理。

电化学测量课件第1章

电化学测量课件第1章
学习方法 • 文献 • 实验
考试 • 闭卷 • 实验
作业 • 要求 • 提交时间
1.5 参考资料
1.5.1 参考书(P357)
• 查全性. 电极过程动力学导论(第三版). 北京: 科学出版社, 2002.
• Allen J Bard, Larry R Faulkner. Electrochemical methods fundamentals and Applications. Second Edition. John Wiley & Sons, Inc, 2001.(中英文版)
(4)几个重要的动力学参数 ①传递系数
传递系数是能垒 对称性的度量
==45 =0.5
活化配合物在反应坐标中 位于反应物和生成物的中 间,其结构对应于反应物 和生成物是等同的。
如果自由能曲线不是直线, 那么???
1.2 电极过程及其基本特征
1.2.4 电极过程的B-V公式
(4)几个重要的动力学参数 ①传递系数
1.1 基本概念
1.1.1 电化学 • 研究电能与化学能相互直接转化的学科。 • 研究第一类导体与第二类导体的界面及界面区内
发生的一切变化的学科。 1.1.2 电化学测量 • 通过测量电极体系在外加信号(有或无外界扰动手)段
的条件下所发生的电极电势、电流、电量、电阻 等的变化,来研究电极的表面性能或电极过程的 特征,并计算电极反应动力学参数的方法。
(5)多电子转移过程的B-V公式
i=ni 0
exp

n j)F
RT
exp
(j
)F
RT
i=i 0
exp
c nF
RT
exp
a nF
RT

原位测试技术 ppt课件

原位测试技术  ppt课件

(一)静力触探成果
ps

H , qc

H,
fs

H,Rf
(
fs qc
)

H
(二)静力触探成果的利用
1、划分土层和判别土类
2、确定浅基础的承载力
•老粘土,浅基础地基基本承载力 0 0.1ps
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15
•软土,一般粘土及砂粘土 0 5.8 ps 46
•砂粘土和饱和砂土
0

0.89
logs关系曲线上或p-Δs/Δp关系曲线上找到拐点A
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7
2、B点的确定方法:
整体剪切破坏,为地基破坏的前一级的荷载所对应的该
曲线上的点,或在 p-s找到曲线突然下落的点
局部剪切破坏在破坏前的曲线段随着荷载的增加,曲线
总是逐渐变陡,没有突然的转折点需绘制logp-logs曲线,
找到曲率最大的点,即为B点。
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3、按P0.02作为地基容许承载力
p0.02
P-s沉降曲线的曲线变化缓
0.02
慢 或曲线长度不足难以找
到曲线突然变陡的转折点
此时也可绘制荷载相对沉降曲线P-s/b对应的压力p0.02
作为地基容许承载力
对软粘土地基可取s/b=0.01~0.015对应的压力。
(二)、确定地基土的变形模量E0
•确保承压板与土层间水平和均匀接触
坑底应铺设1cm左右的砂垫层
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4
2、加荷方式
第一种为常规的慢速加载法,采取分级加载,待沉降稳定后
再加下一级荷载
第二种为快速加荷法,同样采取分级加载,每级荷载只需维
持2h,便可施加下一级荷载,而不必等待沉降稳定,最后 一级荷载沉降观测达稳定标准或仍维持2h

第8章 原位( in situ)电化学研究方法

第8章  原位( in situ)电化学研究方法
)、现场、在线(On line)测 试 • 电化学原位(in situ)测试 给定电位(或电流)下,同时采用其它现代 测试技术的测试
电化学光谱技术
• 必须使用薄液膜三电极电解槽
H吸 H e

H2O O吸 2H 2e
扫描隧道显微镜(STM)
扫描隧道显微镜(STM)
低能电子衍射(LEED)
二次离子质谱(SIMS)
• 可同时使用示踪(标识)原子
作业:
近年采用电化学 in-situ测试技术文献1篇 文字简单总结(中文半页word)+中文5张ppt 应注明文献出处、作者等 电子文件发到作业信箱
第八章完
• Pt单晶面上氢的吸附
电化学研究涉及的现代分析方法
• 固体材料形貌、成分、组织结构分析方法? XRD XAFS ( X射线吸收精细结构) XRF (荧光X光测试仪)
• 固体材料表面成分、价态分析方法? • 电化学(腐蚀)溶液分析方法?
红外光谱(FTIR)
Pt-H 的伸缩振动 1050cm-1 / 2-hold bridge site TOP-H UPD-H 2090cm-1 / on-top site
(vs. +442 mV)

可以解释为何Tafel 斜率 b 约为 30 mV (吸附率低)
阴离子的表面吸附
表面膜的分析
3630,680cm-1 α-Ni(OH)2 3400,513,457cm-1 β-Ni(OH)2
• 气体的吸附
on-top site
2-hold bridge site site
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• 该法是在Mcintyre和Aspnes提出了金属/溶液界面多层光 学模型的基础上,并由测得的△R/R计算出吸附物的光 学常数后得到发展和普及。
• 应用:可对半导体电极和金属单晶电极进行研究。 发现如金属表面态等与金属/溶液界面物理和化学
性质有关的效应。
1.2 测试方法: 1.镜面反射(外反射) 2.内反射
• 从图中可知:在阴极还原时,只有吸收峰,因为银铟硒表面颜色呈黑 色,对光吸收很强,基本上没有反射峰、一旦转至阳极方向时,很明 显,它的反射谱峰特强,尤其是-0.70V(vs.SCE)之后.
• 说明表面发生变化:有物质吸附,有光敏层生成.
11
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• 3.1 电化学振荡机理的基本解释
• 导致H202阴极还原电流振荡发生的必要前提是:当H2O2在阴极进行稳 态还原时,有包含自催化反应在内的一连串振荡反应发生,主要如:
原位紫外-可见反射谱的测试: 光源:氙灯;微光点直径:lOμm。 扫描、同步采样、信号平均、结果显示皆由与OMA275联机的微机控制。 电解池采用三电极体系,银铟硒薄膜电极为工作电极,铂电极为辅助电极, 参比电极为饱和甘汞电极,电解液为(光)电化学振荡液(在厦门大学固体表 面物理开放实验室中进行).
1 电化学原位紫外可见反射光谱法
• 1.1 工作方式 • 电化学原位紫外可见反射光谱法,又称电化学调制紫外可
见反射光谱法。 • 采用紫外可见区的单色平面偏振光,将确定的入射角激发
到受电极电位调制的电极表面,然后测量电极表面相对反 射率变化(∆R/R)随入射光波长(或能量)、电极电位或时 间的变化关系。
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提问与解答环节
Questions And Answers
14
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
• 振荡溶液组成: 0.1mol/LKCl+0.4mol/LH2O2+0.01mol/LNa2B4O7(pH≈9),用NaOH调节 pH值。实验用试剂皆为分析纯,溶液均用去离子水配制。
• 光源: 250W卤钨灯,可控硅变压器调节光强,最大光强为100mW/cm2。
9
实验仪器有: JH-2C晶体管恒电位仪(上海电子元件厂),自动给定电压扫描仪(上海新康 厂),LZ23-204XY函数记录仪(上海自动化仪表厂),DHZ-1型电化学综台测试 仪(福建三明仪表厂)。
1.直流电位调制; 2.阶跃电位调制; 3.大幅度方波电位调制; 4.小幅度方波或正பைடு நூலகம்电位调制等。
• 1.3 应用
• 1.3.1 研究电极/电解液界面的结构和性质特征。 • 对于金属电极:可用Kolb提出的电反射谱理论来解释 。 • 对于半导体电极:可应用Franz—Keldysh效应来测定平带电位、界面
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• 分析: 沉积采用恒电位方式进行,沉积电位为-0.75~-0.85V(vs.SCE),电 流密度为4.5~5.0mA/cm2,沉积时间30min左右,沉积温度为20~ 25℃。采用X射线衍射及AES能谱对薄膜进行组分分析.
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• 2.2 测试方法及仪器
• 三电极体系: 对电极:铂片; 参比电极:饱和甘汞电极;
电压的分布和费米能级钉着的研究。
• 1.3.2 测定和研究电极表面的吸附行为。 • 当消除电极表面的电反射效应、双电层溶液一侧的非特性吸附离子及
Helmholtz层中吸附溶剂分子的光效应后,可以很容易观察到某些分 子在电极表面吸附或与基底电极发生相互作用。
• 1.3.3 对于金属电沉积的研究主要用于欠电位沉积(UPD)。 • 如Cu在Pt电极单晶上的欠电位沉积,表明Cu的单分子层的光学性质明
显不同于体相铜的光学性质,且依赖于基底铂的晶格取向。
• 1.3.4电沉积过程的电化学振荡现象等的研究。 • 尤金跨等采用原位可见紫外反射谱研究电沉积AglnSe2薄膜上的电化
学振荡现象,通过对传质、光照等对振荡的影响测定,研究了电化学 振荡的机理。
2.原位可见紫外反射谱研究电沉积AglnSe2薄 膜上的电化学振荡现象
电化学调制的方式: 1.电位调制
通常用于金属或半导体双电层充电区的电反射研究,在此情 况下由于不存在法拉弟反应,反射率变化主要是由电位变化引起的。
2.覆盖度调制
主要用于研究吸附物,虽然覆盖度的变化也是由电位变化导 致的,但此时反射率的变化主要是电极表面的吸附物的覆盖度引起的。
• 电化学调制是通过控制电极电位来实现的。 • 常见的类型:
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3. 现场紫外一可见光反射谱对振荡的研究
• 在利用现场紫外一可见反射谱研究时,采用OMA(多光道分析仪)分析, 加快了分析速度,如图4。
• 它是银铟硒薄膜电极在以KCl为支持电解质的振荡液中在不同的电位 下反射谱.
• 电位的变化连续进行:先是从-0.95V(vs.SCE)向阴极方向扫描至 -1.15V(vs.SCE),而后回扫至-0.10V(vs.SCE)。
• 2.1 实验方法
• AglnSe2薄膜沉积在纯度较高的Ti片上,电极面积为0.5cm2 ,除工作 面积外,其余部分用环氧树脂密封。
• 沉积膜热处理条件为:350℃下纯氨气气氛中退火30min,炉内温度用 JWK-702(上海自动化仪表六厂)精密温度计控制.
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• 电沉积液组成为: 3.0mmol/LAgNO3+3.5mmol/LIn(NO3)3+4.0mmol/LSeO2+100mmol/LKNO3 。
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