电化学测试技术..
电化学测试技术-Part3-2011
极化的种类及特点各类极化的动力学规律各类极化的动力学规律G H各类极化的动力学规律各类极化的动力学规律各类极化的动力学规律各类极化的动力学规律浓差极化电化学极化欧姆极化不可逆电极的阴极极化曲线稳态测试方法稳态测试方法实质：就是选择自变量，使得在每一个自变量下，只有一个函数值。
稳态测试的注意事项稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理23稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理-0.30.355稳态测量数据的处理Tafel直线外推法解析动力学参数腐蚀体系中极化曲线的Tafel拟合根据阳极、阴极Tafel直线的斜率可以得到表观传递系数α和β，将阴极、阳极极化曲线的直线部分外推得到交点，交点横坐标为lgi，可计算交换电流密度稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理强制对流技术旋转电极装置示意图旋转圆盘电极忽略，转速太快，会发生湍流。
要求转速在1~2×10旋转圆盘电极结构示意图旋转圆盘电极由于溶液具有黏性，圆盘电极的旋转带动附近的溶液发向外流动；向切向流动；电极附近溶液向外流动使得电极中心区溶液的压力下速度向中心流动。
旋转圆盘的柱坐标38旋转圆盘电极流速的矢量表示旋转圆盘电极旋转圆盘电极旋转圆盘电极使用的注意事项太近会引起湍流，太远会增大溶液的欧姆压降。
43旋转圆盘电极使用的注意事项辅助电极最好也做成圆盘，而且其表面应与旋转圆盘电极的表面平行，辅助电极放置的位置，在不干扰流体动力学性质的前提下，尽可能靠近旋转圆盘电极的表面。
检验旋转圆盘电极性能好坏可通过已成熟的体系检验，测得的i d ~ω1/2关系应该是一条通过原点的直线。
旋转圆盘电极旋转环盘电极旋转环盘电极结构示意图旋转环盘电极稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用实验得到的线性电流半对数极化曲线稳态极化曲线的应用50稳态极化曲线的应用不同温度下燃料电池的电压和功率密度对电流密度曲线图(a)和(b)比较直观地说明了该电池在不同操作温度下的放电性能。
常用的电化学测试方法
常用的电化学测试方法
，
电化学测试是一种用来研究物质电子结构和性质的实验技术，它可以以不同的方式来进行，其中最常见的几种测试包括电化学阻抗分析（EIS）、电压滴定、阳极溶出试验（CET）和氧化还原工作电位（OWP）。
电化学阻抗分析是用来评估复杂的电子结构的测试方法。
它可以用来评估基材或表面的结构。
电化学阻抗分析可以测量电化学反应以及电解质反应中参与者之间的相互作用。
它还可以用来确定物质的表面电子活性。
电压滴定是用来确定离子表面活性的实验测试。
它可以帮助研究人员确定材料中离子的活性和有效活性，以及一个离子如何受其他化合物影响。
CET测试是将电极沉积在特定材料表面，使得特定电极可以与材料表面进行共振，用来研究特定材料的表面电子属性的一种方法。
它可以帮助我们更深入地了解材料的电子属性、表面结构和电化学反应。
OWP测试又称电位迁移测试，是一种采用阳极溶出方式来测量物质/材料电极的抗氧化性、稳定性和耐腐蚀性的测试方法。
OWP测试可以帮助科学家们评估化合物的可靠性并以化学方式确定材料的抗氧化性和稳定性。
事实上，电化学测试是研究物质电子结构和性质最有效的方法之一，它可以被用来进行精准的测试，从而获得有价值的信息
以及在实际应用中更好地满足技术需求。
电化学测试的重要性在于它可以提供更准确的数据，从而更好地落实高校和高等教育的目标，解决科学研究中的技术问题。
电化学检测技术的新进展
电化学检测技术的新进展随着科学技术的不断发展，电化学检测技术在各个领域的应用也日益广泛。
本文将介绍电化学检测技术的定义和原理，并探讨其在环境监测、生物医药、能源储存和材料分析等领域的新进展。
一、电化学检测技术的定义和原理电化学检测技术是利用电化学方法来测量和分析样品中的化学反应或物理性质的一种技术。
其基本原理是利用电荷转移过程中产生的电流来测量电化学反应的速率和物质浓度。
1. 电化学检测技术的分类电化学检测技术可以分为电位法、电流法和阻抗法等多种分类方法。
其中，电位法主要通过测量电极与电解质界面上的电势差来分析样品中的物质；电流法是通过测量电流的变化来分析和测量样品中的物质浓度；阻抗法则是通过测量交流电路中的电阻和电容来获得样品的电化学信息。
2. 电化学检测技术的基本原理电化学检测技术的基本原理是根据电化学反应中的电子转移和离子传输来测量和分析样品中所含物质的电化学信息。
通过在电解质中放置电极，应用外加电势或电流，观察电极与电解质界面上的电位或电流变化，可以得到目标物质浓度、反应速率等。
二、电化学检测技术在环境监测中的新进展环境监测是电化学检测技术应用的领域之一，其主要目的是监测和评估环境中的有害物质和污染物。
电化学检测技术在环境监测中的新进展主要体现在以下几个方面：1. 无机离子检测电化学检测技术可以通过选择性电极来检测环境中的无机离子，比如重金属离子、氨氮离子等。
近年来，利用新型材料和改进的电极结构，电化学检测技术在无机离子检测方面取得了显著的进展。
2. 有机物污染物检测电化学检测技术在有机物污染物检测方面也有了新的突破。
通过选择性电极和催化剂的应用，可以对有机物污染物进行灵敏和准确的检测，如苯酚、农药等。
3. 环境监测仪器的集成化和便携化近年来，随着微纳技术和电子技术的发展，电化学检测技术的仪器设备越来越趋向于集成化和便携化。
这些小型化的仪器可以更方便地进行现场环境监测，提高监测效率和准确性。
电化学测试技术实验精简版
1、了解电化学交流阻抗的原理 2、学会用阻抗技术检测电化学工作站仪器
(二) 实验原理
电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测量 方法。由于以小振幅的电信号对体系扰动，一方面对体系产生大的影响，另一方面也使得扰 动于体系的响应之间近似呈线性关系，这就似测量结果的数学处理变得简单。同时，电化学 阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法， 它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极 系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更多的动力学信息及电极界面结构的信息。如： 可以从阻抗谱中含有的时间常数个数及其数值大小推算影响电极过程的状态变量的情况； 可 以从阻抗谱观察电极过程中有无传质过程的影响等等。 即使对于简单的电极系统， 也可以从 测得的一个时间常数的阻抗谱中， 在不同的频率范围得到有关从参比电极到工作电极之间的 溶液电阻、电双层电容以及电极反应电阻的信息。 电化学阻抗谱是研究电极过程动力学、电极表面现象和测定固体电解质电导率的重 要手段。阻抗谱图有Nyquist图、导纳图、复数电容图、Bode图和Warburg图等，其中Nyquist 图是以阻抗虚部-Z”对阻抗的实部Z’做的图。 1) 阻抗谱解析 交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的，其中基本的元件包括：纯电阻R， 纯电容C，阻抗值为1/jC，纯电感L，其阻抗值为jL。实际测量中，将某一频率为的微扰 正弦波信号施加到电解池，这是可把双电层看成一个电容，把电极本身、溶液及电极反应所 引起的阻力均视为电阻，则等效电路如图 3所示.相应的阻抗谱方程图式(2)。
0.0005
I (Amps/cm2)
-0.0005
-0.0015 -0.25
0
0.25
0.50
0.75
电化学测试技术PPT课件
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。
20
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。
9
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。
电化学检测技术及其应用实践
电化学检测技术及其应用实践电化学检测技术是一种非常重要的分析测试技术，它的工作原理是基于电化学反应的。
电化学反应是指在外加电势的作用下，化学物质与电极之间发生的电荷转移反应。
通过电化学反应可以测定样品中电化学反应物的浓度和性质，广泛应用于化学、环境、生物、医药等各个领域。
电化学检测技术的基本原理是利用电化学反应在电极表面产生电信号（电流、电势、电荷量等）来检测分析样品中的化学反应物质。
电化学检测技术具有非常高的灵敏度和选择性，可以检测非常微小浓度下的化学反应物质，还可以进行定量、定性分析。
此外，电化学检测技术还可以在环境友好的条件下进行实验，具有低成本、高效率的优点。
电化学检测技术的应用非常广泛，其中最常见的是电化学传感器。
电化学传感器是一种将电化学检测技术应用于传感器中的装置，具有高灵敏度、快速响应、低成本、易操作、可重复性好等优点。
电化学传感器广泛应用于医药、环保、食品安全、水质检测等领域。
电化学检测技术在医药领域的应用也非常广泛。
例如，常用的电化学检测技术包括电位滴定、电压-电流曲线分析、交流伏安法、扫描电子显微镜电化学检测技术等。
这些技术可以检测药物中的金属、离子、分子等物质，还可以检测生物样品中的蛋白质、核酸、细胞等物质。
在水质检测方面，电化学检测技术也具有重要应用。
例如，以电化学检测技术为基础的多参数水质检测系统可以实现对水质中温度、pH值、氧气、电导率、氯化物、硝酸盐等参数的测量，广泛应用于水质监测、污染物监测、水闸控制、拦河坝计量等领域。
总之，电化学检测技术具有非常重要的应用价值，可以应用于许多领域。
在未来的应用中，电化学检测技术还需进一步发展和完善。
电化学检测技术的发展将推动各个领域的进步和发展。
北航电化学测试技术课件第一章
药物传输与释放
通过电化学测试技术，研究药物 在电场作用下的传输和释放行为， 为药物控制释放和靶向治疗提供
技术支持。
生物电化学研究
电化学测试技术可以用于研究生 物体内的电化学行为，如神经传 导、肌肉收缩等生理过程，有助 于深入了解生物系统的功能和机
制。
05
结论
本章总结
介绍了电化学测试技术的基本概念、 原理和应用领域。
通过实际案例说明了电化学测试技术 在能源、环境、生物医学等领域的应 用。
重点讲述了电化学阻抗谱（EIS）和循 环伏安法（CV）两种测试方法的基本 原理、实验操作和数据分析方法。
下一步工作展望
深入研究其他电化学测试方法，如恒电位阶跃法、计时电流法等，并探讨其在不同 领域的应用。
结合实际应用需求，开发新型电化学传感器和测试系统，提高测试精度和稳定性。
循环伏安法广泛应用于电池、 燃料电池、电镀和电合成等 领域的研究，可以提供关于 电极反应过程的重要信息。
线性扫描伏安法
总结词
详细描述
总结词
详细描述
线性扫描伏安法是一种常用的 电化学测试方法，用于研究电 极反应的动力学过程和机理。
线性扫描伏安法通过在电极上 施加一个线性变化的电压，并 测量电流随电压变化的关系， 可以获得电极反应的电流-电压 曲线。
电极过程动力学
电极反应速率控制步骤
电极反应速率受制于最慢的反应步骤， 找出控制步骤是提高反应速率的关键。
电极过程动力学方程
扩散控制与反应控制
根据电极反应受扩散步骤还是反应步 骤控制的差异，可将电极过程分为扩 散控制和反应控制两类。
描述电极反应速率与反应物浓度、电 极电位等参数关系的动力学方程。
电池基本原理
常用电化学测试方法
常用电化学测试方法
摘要：
一、引言
二、电化学测试方法概述
1.电化学方法的分类
2.电化学测试方法的应用领域
三、常见电化学测试方法介绍
1.电位测量法
2.电流测量法
3.电化学阻抗谱法
4.循环伏安法
5.电化学发光法
四、电化学测试方法的优缺点
1.优点
2.缺点
五、发展趋势与展望
六、结论
正文：
一、引言
随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源和绿色出行的需求越来越迫切。
锂离子电池作为一种重要的电化学储能装置，以其优异的性能
优势在我国得到了广泛的应用。
本文将简要介绍电化学储能系统，并重点分析锂离子电池的性能优势、应用现状和发展趋势。
常用的电化学测试技术
常用的电化学测试技术
在电化学领域，常用的电化学测试技术包括：
1. 电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）：通过在待测系统中施加交流电信号，测量系统的阻抗来研究电化学界面的特性和反应动力学。
2. 循环伏安法（Cyclic Voltammetry, CV）：在电极上施加一定电压范围的周期性扫描，测量电流响应，用于研究电化学反应的电流-电势关系和峰值特性。
3. 安培法（Amperometry）：通过测量电流变化来定量检测电化学反应中的物质浓度或电荷转移速率。
4. 恒电位法（Potentiostatic/Galvanostatic Methods）：通过在电极上施加恒定的电势或电流，研究电化学反应的动力学行为和电极材料的性质。
5. 旋转圆盘电极法（Rotating Disk Electrode, RDE）：通过将电极旋转来改变质量传递条件，研究电极反应的动力学特性和质量传递过程。
6. 振荡扫描伏安法（Swinging Electrode Voltammetry, SEV）：通过改变电极电位的扫描速率，观察电流的振荡变化，用于研究电极表面的反应过程。
7. 交流阻抗法（Alternating Current Conductance, ACC）：类似于EIS，测量电导率或阻抗来研究材料的电化学性质。
这些电化学测试技术可以用于研究电化学反应机制、表征电极材料性能、分析电解质溶液中的物质浓度、评估腐蚀性能等。
不同的测试技术适用于不同的研究目的和应用领域，选择适合的技术可以帮助科学家和工程师深入了解电化学系统的性质和行为。
电化学测试技术实验
实验一阴极极化曲线的测量一、实验目的1．掌握测量极化曲线的基本原理和测量方法；2．测定铁电极在碱性溶液中的阴极极化曲线；3．学会根据极化曲线分析溶液中添加剂作用的方法。
二、实验原理在电化学研究中，很多电化学反应表现在电极的极化上，因此测量电极的极化曲线是很重要的研究方法。
在电流通过电极与电解液界面时，电极电位将偏离平衡电极电位，当电位向负向偏离时，称之为阴极极化，向正向偏离时，称之为阳极极化。
在电镀工艺中，用测定阴极极化的方法研究电镀液各组分及工艺条件对阴极极化的影响，而阳极极化可用来研究阳极行为或腐蚀现象。
所谓极化曲线就是电位与电流密度之问的关系曲线。
测量极化曲线的方法分为恒电流法和恒电位法，而每种方法又可以分为稳态法和暂态法。
本实验是测量在碱性镀锌溶液中，香草醛光亮剂对阴极极化的影响。
三、仪器与试剂1．实验仪器CHI660型电化学工作站1台，电解池1个。
2．试剂及材料ZnO，NaOH，香草醛，二次蒸馏水、低碳钢电极（表面积为1cm2）1个，锌电极1块，氧化汞电极1个。
四、实验步骤本实验采用CHI660型电化学工作站中的线性电位扫描法分别测量以下两种电解液中的阴极极化曲线：(1) ZnO 12g/L + NaOH 120 g/L；(2) ZnO 12g/L + NaOH 120 g/L + 香草醛0.2 g/L。
扫描速度：2 mV/s；电位扫描范围：-1.18～-2.18 V。
1．接好线路。
2．测量阴极极化曲线。
（1）研究电极为低碳钢电极，表面积为1cm2（注意测试面积一定要准确，不测部分要用绝缘漆涂好）。
将待测的电极用金相砂纸打磨，除去氧化膜，用丙酮洗涤除油。
再用脱脂棉沾酒精擦洗，用蒸馏水冲洗干净，再用滤纸吸干，放进电解池中。
（2）电解池的辅助电极为锌电极，参比为氧化汞电极。
（3）启动CHI660型电化学工作站，运行测试软件。
在Setup菜单中点击“Technique”选项，在弹出菜单中选择“Linear Sweep V oltammetry”测试方法，然后点击OK按钮。
电化学测试技术
电化学技术电位扫描技术：循环伏安法：原理：以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。
因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流—电压曲线称为循环伏安图。
如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。
循环伏安法中电压扫描速度可从每秒钟数毫伏到1伏。
工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等固体电极。
应用：循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。
也可用于定量确定反应物浓度，电极表面吸附物的覆盖度，电极活性面积以及电极反应速率常数、交换电流密度，反应的传递系数等动力学参数。
线性扫描伏安法：原理：将线性电位扫描(电位与时间为线性关系)施加于电解池的工作电极和辅助电极之间。
工作电极是可极化的微电极，如滴汞电极、静汞电极或其他固体电极；而辅助电极和参比电极则具有相对大的表面积，是不可极化的。
常用的电位扫描速率介于0．001～0．1V/s。
可单次扫描或多次扫描。
应用：根据电流-电位曲线测得的峰电流与被测物的浓度呈线性关系，可作定量分析，更适合于有吸附性物质的测定。
Tafel图：塔菲尔曲线是指符合Tafel关系的曲线，一般指极化曲线中强极化区的一段。
该段曲线（E －logi曲线）在一定的区域（Tafel区）呈现线性关系。
η=a+blgI电位扫描—阶跃混合方法电位阶跃技术计时电流法计时电量法阶梯波安法差分脉冲伏安法常规脉冲伏安法差分常规脉冲伏安法方波伏安法多电位阶跃。
电化学测试技术使用方法详述
电化学测试技术使用方法详述引言：电化学测试技术是一种应用于化学、材料、环境等领域的重要研究方法。
它通过测量电流、电位等电化学参数，来研究物质的电化学性质、反应动力学和电化学行为。
本文将详细介绍电化学测试技术的使用方法，包括仪器选择、样品制备、实验条件以及数据分析，以期帮助读者更好地理解和应用该技术。
一、仪器选择在进行电化学测试实验前，首先需要选择适当的仪器。
常见的电化学测试设备包括电化学工作站、电化学扫描仪、电化学电池等。
根据实验需求，选择具备合适电位范围、电流检测能力和较高精度的仪器。
同时，保证仪器的稳定性和耐腐蚀性，以适应不同的实验环境和测试物质。
二、样品制备样品制备是电化学测试的重要步骤。
首先，目标物质需要精确称取，避免对实验结果产生偏差。
其次，样品需要制备成适当的形态，如片状、粉末状、胶体状等，以便于电极的固定和样品的溶解。
对于固体样品，还可以通过研磨、筛分等方法得到均匀的颗粒大小。
此外，为了避免杂质对实验的干扰，还需通过溶剂提取、浸渍等方法使样品达到较高的纯度。
三、实验条件在进行电化学测试实验时，需要注意优化实验条件以获得准确的结果。
首先，选择合适的电极材料和电解质。
电极材料的选择应考虑样品的性质和实验要求，例如，金属电极常用于电位扫描实验，碳材料电极适用于电流-电压曲线实验等。
电解质的选择应保证溶解度和化学稳定性，并避免与样品反应产生假象结果。
其次，应确保实验系统的密封性和稳定性，以排除外界因素对实验结果的影响。
最后，根据实验需求，选择合适的电位扫描速率、电流密度和扫描范围，以获得所需的电化学曲线和动力学参数。
四、数据分析电化学测试实验得到的原始数据需要经过处理和分析，以得出有意义的结果。
常用的数据分析方法包括电化学曲线的绘制和解释、功率谱分析、电化学阻抗谱分析等。
通过这些分析方法，可以深入理解样品的电化学性质和反应机理。
此外，还可以利用电化学测试数据拟合、模拟和预测物质的电化学行为，为实际应用提供理论依据。
电化学测试技巧
电化学测试技巧
1. 仪器的校准和维护：确保仪器在使用前经过正确的校准，并按照制造商的建议进行定期维护。
这将确保测量的准确性和可重复性。
2. 控制实验条件：在进行电化学测试时，尽量控制实验条件的稳定性，如温度、溶液组成和搅拌速度等。
这些因素的变化可能会影响测试结果。
3. 选择合适的电极：根据具体的实验需求，选择合适的电极材料和形状。
例如，对于金属的腐蚀研究，通常使用铂或金电极。
4. 合理设计实验：在进行电化学测试前，仔细设计实验方案，包括控制变量、测量参数和数据分析方法等。
合理的实验设计可以提高结果的可信度。
5. 数据处理和分析：使用适当的数据处理和分析方法，对电化学测试结果进行解释和分析。
常见的分析方法包括极化曲线分析、循环伏安法等。
6. 安全操作：在进行电化学测试时，遵循安全操作规程，特别是涉及高电压或有毒有害物质的实验。
确保个人防护设备的正确使用。
7. 文献调研和经验分享：在进行电化学测试之前，充分了解相关领域的文献和研究成果。
与其他研究者进行交流和分享经验，可以帮助你更好地理解和应用电化学测试技术。
总之，电化学测试需要仔细的实验设计、准确的操作和合理的数据分析。
通过遵循以上技巧，你可以提高电化学测试的质量和可靠性。
电化学测试技术-教学大纲
《电化学测试技术》课程教学大纲课程英文名称：Electrochemical Measurement Technology一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标《电化学测试技术》是应用化学专业的一门核心专业基础课，其上承《物理化学》、《电化学原理》，下接《腐蚀与防护研究方法》、《化学电源》等课程。
通过《电化学测试技术》课程理论部分的学习，学生应该较为熟练地掌握电化学测试的基础知识、基本技能、方法，再通过实验课使学生加深电化学测试基本操作的理解和运用，为学生后续课程的学习、创新实验的进行及毕业设计打下基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求掌握三电极体系、电位测量的误差来源及精确测量的要求；掌握稳态研究方法、稳态过程的含义、特点，极化的种类及影响因素、控制电流法与控制电位法、稳态极化曲线测定、旋转圆盘电极及应用；掌握暂态过程的特点、等效电路的构成及其简化、控制电流与控制电位暂态测量方法；掌握线性电位扫描测试技术；掌握交流阻抗测试及阻抗谱分析技术。
2.能力方面的基本要求具备利用电化学测试手段研究、分析并解决涉及电化学工程与技术（如化学电源、腐蚀与防护等）等方面的实际问题的能力，如电化学方法测定金属材料在介质中的腐蚀速度、化学电源中粉末电极的电化学活性、涂料、涂层的耐腐蚀能力评价等。
3.技能方面的基本要求能够根据科研或生产实际要求，进行电化学测试设计、会使用电化学方法对所得结果进行分析与计算，掌握常规电化学测试仪器的使用方法。
（三）实施说明本教学大纲依据专业指导性教学计划制定，指导教学环节。
1.理论教学环节教学以课堂讲授为主，多媒体辅助教学。
对课程中的重点、难点问题着重讲解。
采用启发式、案例式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；结合科研生产中的电化学测试实际例子对课程进行讲解，通过课堂讲解，加强学生对电化学原理基础知识与基本理论的理解。
通过少量作业调动学生学习的主观能动性，培养学生的自学能力。
电化学测试技术
电极电位的测量
极化条件下的电极电位测量
极化条件下的电极电位测量极化条件下的电极电位测量
极化条件下的电极电位测量
极化条件下的电极电位测量
δ=
2d
极化条件下的电极电位测量极化条件下的电极电位测量
极化条件下的电极电位测量标准氢电极
饱和甘汞电极
甘汞电极的使用注意事项
Hg/HgO电极
几种常用的水溶液体系参比电极
Hg/Hg
2SO
4
电极
Ag/AgCl电极
几种常见的电解池
，反应物
(chemical reaction before
(electron transfer
(chemical
，
每个电极基本过程在整个电极过程中的地位随具体条件而变化，而整个电极过程总是表现出占据主导地位的电极基本过程的特征，在进行电化学测试时，往往要研究某一个电极基本过程，测量某一个基本过程中的参量，因此就必须控制实验条件，突出主要矛盾，使该过程在电极总过程中占据主导地位，降低或消除其它基本过程的影响，通过研究总的电极过程研究这一基本过程。
电化学测量的主要步骤
电化学测量的主要步骤
电化学测试仪器
常用电化学工作站信息。
电池电化学测试技术综述
电池电化学测试技术综述电池电化学测试技术综述电池电化学测试是评估电池性能的重要手段，其技术在电池应用领域有广泛应用。
本文将从电池电化学测试技术的基本原理、常见测试手段及其应用、电化学测试数据的分析等方面，对该技术进行综述。
一、基本原理电池电化学测试是基于电化学反应原理的测试技术。
电池内的电化学反应具有一定的动力学特性，可以通过测试电池内部的电势、电流、电容等物理量，来评估电池的性能，包括电极材料、电解质、电池结构等方面。
二、常见测试手段1. 循环伏安法循环伏安法是一种常用的电化学测试技术，适用于评估电极材料的电化学特性。
这种测试技术是将电极材料浸入电解液中，通过施加交变电压激励，记录电极电流随电位变化的曲线，以得到电极材料的电化学反应特性。
2. 恒流充放电法恒流充放电法是对电池进行测试的一个重要手段，适用于评估电池的容量、电压等性能。
这种测试技术是通过施加恒定的电流充电或放电电池，记录电池电流、电压随时间变化的曲线，以得到电池的特性参数。
3. 交流阻抗法交流阻抗法是一种适用于评估电池内部阻抗的测试技术，可以评估电池的内部电阻、界面电化学反应等参数。
这种测试技术是通过施加交变电流信号，记录电池内部电压和电流的相位和振幅关系，以得到电池内部的阻抗特性。
三、电化学测试数据的分析1. 循环伏安曲线分析循环伏安曲线是评估电极材料电化学特性的重要曲线，可以从循环伏安曲线中获取电位、电荷容量、电化学活性、电解质环境等信息。
分析这些信息可以评估电极材料的性能，以及电化学反应的动力学特性。
2. 容量分析电池容量是电池重要的性能指标之一，容量分析可以通过恒流充放电测试技术得到。
容量分析可以帮助确定电池的最大容量、实际容量、充放电效率等参数，以评估电池的性能。
3. 阻抗分析电池内部阻抗可以通过交流阻抗测试技术得到，阻抗分析可以评估电池的内部电阻、离子传输速率、界面电化学反应等参数。
这些参数对于电池的性能有重要影响，阻抗分析可以帮助优化电池结构设计，改善电池性能。
第二章电化学测试技术
iii.产生的电流ir，ηr= ir × Rr
(2)Cd：界面双电层电容，与b对应
i. 由电极/溶液界面上正负电荷集聚产生。
ii. 有I，电荷发生变化，电位相应变化。 iii.有I时，首先给双电层充电，界面电位差增 加→电化学反应电流增大。 iv：当ic→0，界面电位差不变，i= ir，趋于稳定。
测量回路：WE+RE（电压回路）
注意事项： （1）参比电极：可逆不极化，无i通过 （2）液体接界电位的消除。 a.最理想的方法：同溶液。 b.盐桥：浓度要大 正负离子迁移数、扩散速度接近 另一作用：减小污染 （3）减小欧姆降， a.使用鲁金毛细管 b.桥式平衡电路，进行溶液电阻补偿 c.恒电位仪本身的补偿装置 d.断电流法
b.暂态时， 电极附近液层中的反应粒子浓度 扩散层厚度 浓度梯度 均随时间变化。 Ci=f(x,t)
dC/dx≠常数 dC/dt≠0
c.暂态阶段，
电极电位 极化电流 电极表面的吸脱附状态 电极表面的双电层结构
均随时间而变化。 显然，研究暂态过程比研究稳态过程 要复杂的多。
4.但是，暂态法与稳态法相比，具有许多优点： （1）暂态法适用于研究快速电极过程
厚度：能量级差别
概念：截然不同
二、三电极体系与电流、电位的测定 1、三电极 WE:具有重现的表面性质 CE:通过电流以实现对WE的极化。SCE》SWE RE:已知电位，测WE的电位
a、可逆Hale Waihona Puke 不极化电极b、稳定性，重现性
2. 两回路
测定极化曲线的基本电路
极化回路：WE+CE+极化电源（电流回路）
(3)Zw：浓度极化阻抗，Warburg阻抗
与c对应，电化学反应→浓度极化增大→扩散阻
电化学测试技术
四、电化学暂态测量方法暂态过程暂态是相对于稳态而言的，当极化条件改变时，电极会从一个稳态向另一个稳态转变，要经历一个不稳定的、变化的过渡阶段，这个阶段称为暂态。
在暂态阶段，电极电位、电极界面状态、扩散层的浓度分布都可能发生变化，所以暂态系统要比稳态复杂的多。
暂态过程类似于电工学中所讨论的过渡过程。
对于一个包括有电容和电感的电路，当电路由一种稳定状态改变至另一种稳定状态时，一般来说是不能瞬间完成的，需要一个转变过程，电极从开始极化到进入稳态同样需要经过一定的时间才能达到，把这一过程称为暂态过程。
在暂态过程中，组成电极过程的各基本过程如溶液中离子的电迁移过程、双电层充放电过程、电化学反应过程、传质过程等均处于暂态，描述电极过程的物理量如电极电位、电流密度、双电层电容、浓度分布等都可能随时间发生变化，导致暂态过程十分复杂。
21暂态特点1. 暂态过程具有暂态电流，即双电层充电电流；CidCiR1if R f电极等效电路图极化电流包括两个部分：一部分电流用于电化学反应，符合Faraday定律，即每电化当量的电化学反应产生的电量为一个Faraday，称为法拉第电流(Faradaic current)i f，或者电化学反应电流；另一部分电流用于双电层充电，称为双电层充电电流(double-layer charging current)i c，或者称为电容电流(capacitive current)。
i=i+if c 稳态: ic=0暂态：i c变化3暂态特点双电层充电电流i c为dq−−dEd[C(E E)dCi===−C+E−Ed z()dc d zdt dt dt dt式中，取负号是因为规定阴极电流为正，C d为双电层电容，E为电极电位，E z为零电荷电势。
式中第一项为电极电位改变时引起的双电层充电电流，第二项为双电层电容改变时引起的双电层充电电流。
当电极表面发生吸脱附时，双电层电容C d将发生剧烈的变化，由第二项引起的充电电流可以达到很大的数值，常常形成吸(脱)附电流峰。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
两个典型的交流阻抗谱图，根据曹楚南的阻抗解析理论，左 图表现为典型的Warburg阻抗，表明该电沉积过程受扩散步 骤控制；右图有第一象限的两个半圆和第四象限的两个半圆 构成，该电沉积过程受电化学步骤控制。
六.金属腐蚀速度的电化学测试
• 金属在电解液中或者潮湿大气中的腐蚀属于电化 学腐蚀，服从电化学动力学的一般规律，因此可 用电化学技术进行研究。
• • • •
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。
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； • 交流阻抗研究还可以分析电沉积过程离子的分步 放电过程及电沉积过程的控制步骤。
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。
控制电流暂态法在研究氢在铂电极上析出的步骤所得到的恒 电流暂态图形：
四.控制电位暂态法
• 控制电位暂态法是控制电极电位φ按指定的规律变 化，同时测量电极电流i随时间变化，或者测量电 量Q随时间t的变化，继而计算电极的有关参数或 者电极等效电路中各元件的数值。 • 常见的电位控制法：电位阶跃、方波电位和线性 扫描电位（单程线性电位扫描和循环伏安法）。
控制电位暂态法的运用：
二.稳态极化曲线的测定
• 极化曲线常以h与电流密度的对数lgi来表示，如图
• 稳态法就是测定电极过程达到稳态时过电位与电流密度的 关系。用稳态极化曲线可以测定电极过程控制步骤的动力 学参数，研究电极过程动力学规律及其影响因素。 • 实际进行稳态极化曲线测量时，要加强溶液搅拌或者使用 旋转电极，提高扩散速度，减少达到稳态扩散的时间。 • 稳态是相对的，绝对的稳态是没有的。 • 稳态极化曲线的测量分为控制电流法和控制电位法。
• 1.2 电极过程是一个复杂的过程，最简单的电极过程通常 包含以下四个基本过程： ① 电荷传递过程，也称为电化学步骤； ② 扩散传质过程； ③ 电极界面双电层的充电过程； ④ 电荷的电迁移过程。
要进行电化学测量，研究某一个基本过程，就必须控制实 验条件，突出主要矛盾，使该过程在电极总过程中占据主 导地位，降低或消除其他基本过程的影响，通过研究总的 电极过程研究这一基本过程。这就是进行电化学测量的基 本原则。
6.2塔菲尔直线外推法测定金属腐蚀速度
• 当用直流电对腐蚀金属电极进行大幅度（一般为大于 50mV）极化时，过电位和极化电流密度之间为半对数关 系，若将h对lgi作图可得直线，为塔菲尔直线，极化曲线 的这一区段为塔菲尔区（强极化区）。
电化学测试技术
• 主要内容：
电化学测试概述
稳态极化曲线的测定
控制电流暂态法 控制电位暂态法 交流阻抗法 金属腐蚀速度的电化学测定方法
电化学测试技术在腐蚀与防于出现的时间顺序，电化学测量方法可大致分为 三类： a) 电化学热力学性质的测量方法，基于Nernest方程、 电势 –pH图、法拉第定律等热力学规律进行； b) 单纯依靠电极电势、极化电流的控制和测量进行的动力学 性质的测量方法，研究电极过程的反应机理，测定电极过 程的动力学参数； c) 在电极电势、极化电流的控制和测量的同时，结合光谱波 谱技术、扫描探针显微技术和引入光学信号等其它参量的 测量，研究体系电化学性质的测量方法。
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。
控制电位暂态法技术测定的参数：
三.控制电流暂态法
• 从电极开始到电极过程达到稳态这一阶段称为暂态过程。 • 暂态过程比稳态过程多考虑了时间因素，可利用各基本过 程对时间响应的不同，使研究的问题得以简化。 • 暂态法按照控制方式不同，分为控制电流法和控制电位法 ；按极化方式不同，可分为阶跃法、方波法、线性扫描法 、三角波法、交流阻抗法等。
6.1金属电化学腐蚀速度基本方程式
• 电极上同时存在氧化反应和还原反应。在平衡电位下，二 反应速度相等，称为交换电流io。 • 测定金属电化学腐蚀速度icorr需要对腐蚀金属电极外加极化 （扰动），使它偏离自腐蚀状态，测定该电极对外加极化 （扰动）的响应，就可求得电化学腐蚀动力学的参数。 • 电化学法是在金属所处的溶液中进行测量的，测得的腐蚀 速度是瞬时腐蚀速度。
电极暂态过程比稳态过程更为复杂：
暂态阶段流过电极界面的总电流包括各基本过程的的暂 态电流，如双电层冲点点流i和反应电流等，而稳态极化 电流只表示电极反应电流。 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。 I.
• 控制电流法仪器简单，易于控制，应用普遍。如果极化曲 线中有电位极大值，则选择此方法。 • 对于极化曲线中有电流极大值的情况，只能恒电位法。例 如测定具有钝化行为的阳极极化曲线时：
图为测定极化曲线最基本的电路
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。