阴极极化曲线的测定(精)PPT课件
极化曲线的测定
实验一极化曲线的测定一实验目的1.1掌握用“三电极”法测定金属沉积过程的电极电势。
1.2 通过对镍在玻碳电极上的沉积电势的测量加深理解过电位和极化曲线的概念。
1.3 了解控制电位法测量极化曲线的方法。
二实验原理2.1当把金属插入其盐溶液中时，金属表面上的正离子受到极性水分子的作用，有变成溶剂化离子进入溶液而将电子留在金属表面的倾向。
与此同时，溶液中的金属离子也有从溶液中沉积到金属表面的倾向。
当这种溶解与沉积达到平衡时，形成了双电层，在金属／溶液界面上建立起一个不变的电位差值，这个电位差值就是金属的平衡电位，E R表示。
当有电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势，成为不可逆电极电势，用E IR表示；电极的电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。
通常把某一电流密度下的电势E R与E IR 之间的差值的绝对值称为超电势，即：η=│E IR－E R│。
影响超电势的因素很多，如电极材料，电极的表面状态，电流密度，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。
测定镍沉积超电势实际上就是测定电极在不同外电流下所对应的极化电极电势，以电流对电极电势作图I～E（阴极），所得曲线称为极化曲线。
2.2研究电极超电势通常采用三电极法，其装置如图示。
图1 三电极装置图辅助电极的作用是与研究电极构成回路，通过电流，借以改变研究电极的电势。
参比电极与研究电极组成电池，恒电位仪测定其电势差并显示以饱和甘汞电极为参比的研究电极的电极电势值。
2.3测量极化曲线有两种方法：控制电流法与控制电势法（也称恒电流法与恒电势法）。
控制电势法是通过改变研究电极的电极电势，然后测量一系列对应于某一电势下的电流值。
由于电极表面状态在未建立稳定状态前，电流会随时间改变，故一般测出的曲线为“暂态”极化曲线。
本实验采用控制电势法测量极化曲线：控制电极电势以较慢的速度连续改变，并测量对应该电势下的瞬时电流值，以瞬时电流对电极电势作图得极化曲线。
图2 阴极极化曲线三仪器与试剂LK98A微机电化学分析系统一台；甘汞电极一枝；铂电极一枝；玻碳电极一枝；100ml 烧杯3个，500ml烧杯1个；瓦特型镀镍液50ml；稀硝酸50ml；乙醇50ml；蒸馏水500ml。
阴极极化曲线
阴极极化曲线是用于描述电极的极化过程的一种图示方法。
它是通过对电压和电流的关系进行测量和分析，揭示电化学反应的机理和特征。
在电化学系统中，阴极是电化学反应的位置，它是电流的输出端。
当电化学反应进行时，阴极的电压会发生变化，这种变化被称为阴极极化。
是用电流密度和电压之间的关系描绘阴极极化过程的图形。
图中，电流密度是沿着X轴，电压是沿着Y轴。
可以提供许多有用的信息，可以用来分析电化学反应的特性和参数，比如活化能、扩散系数、反应机理、反应速率等。
它还可以用来评估电极表面的性能和稳定性，以及设计和优化电化学过程。
的形状和斜率取决于电化学系统中的许多因素，包括反应物和产物的浓度、反应速率、电解质浓度和性质、电极表面活性和形态等。
因此，可以被用来描述不同环境条件下的电极反应过程，如酸性、碱性和中性环境等。
的常见形式有三种：Tafel曲线、极限电流密度曲线和电流电位曲线。
Tafel曲线是许多电化学反应表现出来的典型曲线，它是用来描述电极氢化和氧化反应过程的。
这种曲线通常是呈线性的，其斜率可以用来计算电极的kinetic 参数，如反应速率系数和表观活化能等。
极限电流密度曲线是用于描述电极间电荷传递速率的，它可以用来衡量反应速率的极限和表征电极的过极反应。
此外，这种曲线还可以用来评估电极表面的催化性能和电极材料的稳定性。
电流电位曲线是用于测量电极的极化电压的，它可以反映电极极化的整个过程和性质，包括耗散、临界和热力学稳定性等。
在使用的过程中，我们需要注意以下几点：首先，我们需要选择一种合适的电化学系统和电极，并使其达到稳定状态。
此外，我们还需要控制好电压和电流的范围，以避免电解质的电解效应和电极的不可逆反应。
其次，我们需要准确地测量电流密度和电势，并通过对数据进行处理和分析，得出的参数和特征。
最后，我们需要根据的特点和参数来判断电极反应的机理和稳定性，并进行相应的改进和优化。
总之，是一种非常重要的测量和分析工具，它可以帮助我们更好地理解电化学反应的本质和特性，从而优化电化学系统和电极的设计和运用。
极化曲线的运用与分析 共21页PPT资料
稳态的定义
稳态是在指定的时间范围内，电化学系统的参量（如电位、电 流，电极表面的浓度分布，电极表面状态等）变化甚微，基本 上可认为不变，这种状态可称为电化学稳态。
利用三电极体系测定极化曲线
辅助电极的作用是与研究电极构成回路，通过电 流，实现研究电极的极化。它的表面一般比研究 电极大得多.
参比电极与研究电极组成电池 ，用来测量研究电 极的电极电位。参比电极具有已知的、稳定的电 极电位，而且不发生极化。参比电极的鲁金毛细 管尽量靠近研究电极表面，但也不能离电极太近， 否则会对电极表面产生屏蔽作用，影响电流的分 布。一般情况下，其外径为0.5～1mm，使其离研 究电极表面的距离不小于其外径。
P o te n tia l/V
1 .81 .6t11 .41 .2
1 .0
0 .8
0 .6
0 .4
0
10
20
30
t/m in
t
2
40
50
Back
暂态的定义
暂态法又称动态法，电极从开始极化到电极过程达到稳态的这一阶段称暂态过程。 在该过程中电极电位、电极界面上的吸附覆盖状态、双电层充电，电极附近液层 中分布等都处在变化之中，也就是体系的各变量随时间而变化。暂态法就是用指 定的小幅度的电流或电压讯号加到研究电极上，使处在平衡状态或其他状态的电 极体系发生扰动，同时测量电极参数的响应，来研究电极体系的各种性质。
9极化曲线的测定PPT
有随着电势的上升而增大， 表示阳极又发生了氧化过程， 可能是高价金属离子产生也 可能是水分子放电析出氧气， DE段称为过钝化区。
二 实验原理
2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法
恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数 值上，然后测量对应于各电位下的电流。极化曲 线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被 研究体系的极化电流、电极电势、电极表面状态 等基本上不随时间而改变。在实际测量中，常用 的控制电位测量方法有以下两种：
面光亮，用石蜡蜡封，留出1cm2面积，如蜡封多可用 小刀去除多余的石蜡，保持切面整齐。然后在丙酮中 除油，在0.5M的硫酸溶液中去除氧化层，浸泡时间分 别不低于10S。
2. 恒电位法测定极化曲线的步骤：
A 准备工作：仪器开启前，“工作电源”置于“关”, “电位量程”置于“20V”，“补偿衰减”置于“0”， “补偿增益”置于“2”，“电流量程”置于“200mA” ，“工作选择”置于“恒电位”，“电位测量选择”置 于“参比”。
22
七 实验讨 论
2. 三电极体系 极化曲线描述的是电极电势与电流密度之间的 关系。被研究电极过程的电极被称为研究电极 或工作电极。与工作电极构成电流回路，以形 成对研究电极极化的电极称为辅助电极，也叫 对电极。其面积通常要较研究电极为大，以降 低该电极上的极化。参比电极是测量研究电极 电势的标准比较，与研究电极组成测量电池。 参比电极应是一个电极电势已知且稳定的可逆 电极，该电极的稳定性和重现性要好。
1 按照实验要求，严格进行电极处 理。
2 将研究电极置于电解槽时，要注 意与鲁金毛细管之间的距离每次应 保持一致。研究电极与鲁金毛细管 应尽量靠近，但管口离电极表面的 距离不能小于毛细管本身的直径。
第4章金属腐蚀极化曲线与测试方法课件
• 问题：能通过腐蚀电位大小比较说明腐蚀速度的大小吗？
实例
阴极控制
阳极控制
实例
Evans图
不同金属上：同一个阴极反应的动力学会不同，极化率不同
哪个因素控制？ 腐蚀极化图与控制因素：阳极、阴极、混合、电阻控制
阴极极化率
控制因素原理：金属远离平衡腐蚀的动力学方程式（极化控制下）
阳极交换电流 腐蚀电位 阳极电流 阴极电流
问题：1、实测（表观）I-E曲线从哪里出发？ 2、真实I-E曲线从哪里开始？如何获得？
3、上图与一般的腐蚀极化图（Evans）的区别？
§4.2 金属腐蚀动力学方程式
1、电化学极化下金属腐蚀动力学方程式
• 一个金属腐蚀体系至少有阳、阴极两对 • 4个反应 • 阳极氧化使腐蚀发生
• 自然腐蚀时总阳极反应速度等于总阴极反应速度 • 阳极净反应速度等于阴极净反应速度，即腐蚀速度
问题：已知真实阴极极化曲线，如何获得真实阳极极化曲线？
作业（WORD或PPT文件皆可）
1、简要回答： 实测与真实哪种极化曲线体现了阳、阴极反应的真实性？如何获得 真实极化曲线？
2、简要比较： 电位-pH图、波尔贝图、腐蚀极化图、Evans图、极化曲线的区别？ 写出从腐蚀极化图推导的腐蚀电流计算公式，表明其与极化率、电 阻有何关系？
•金属起始为活化区时腐蚀电位为EK1，此时表观曲线随E单调
上升后钝化， 钝化区出现表观负电流：
•EK2后重新成为阳极电流 •外加电流进入钝化区后阴极反应可自动维护其处于钝化的EK2
具有完整阳极钝化曲线金属的腐蚀极化曲线示意图
（/link?url=_8P9cVrCf4ze3j5tay0AwUnOSsTLeL2H6iRP8wtp3P3N1VRp0KfhPCjzVD6usK2lBG8qODau9vQRYRqpHp-bQgt9NtbFNkbzb_iAGX3WPS）
16--极化曲线的原理及应用PPT
电化学电极过程动力学复习、难点、习题传质过程（扩散极限电流）j d 影响传（电）荷过程传质过程（扩散极限电流）j d 影响传（电）荷过程电极过程动力学电极过程动力学控制电化学过程加快或减缓电化学反应速度（电流）控制电化学过程加快或减缓电化学反应速度（电流）超电势（电化学、浓差）极化现象三(二)电极体系j 0 ,η，α，B-V 方程,Tafel 公式极化曲线超电势--电流曲线jja =j= 10-3Acm-2’b =j= 10-6Acm-2’c =j= 10-9Acm-2’交换电流密度对i-η曲线的影响电荷传递系数对i-η曲线的影响Tafel曲线阳极超电势阴极超电势E＝ϕa-ϕcI/A电解电池I-V曲线液相中的三种传质过程注意其所传输的物种及发生在溶液体相或在固/液界面电极界面溶液层的几部分反应物浓度体相电极溶液δ氢电极的极化曲线示意图H+ 离子的还原和析出氢气过程H3O+H3O+ H3O+adH adH2H2H3O+ + M + e M-H + H2O 迟缓放电机理Volmer反应氢超电势Hydrogen OverpotentialH 3O ++ M + e M-H + H 2O迟缓放电机理Volmer 反应(a) H 3O ++M-H+e M+H 2O+H 2Heyrovsky 反应(b) M-H + M-H 2M + H2Tafel反应4.(a) H 3O ++M-H+e M+H2O+H 2电化学脱附机理Heyrovsky 反应(b) M-H + M-H 2M + H 2Tafel 反应3. H 3O + + M + e M-H + H 2O 迟缓放电机理Volmer 反应3, 4(a), 4(b) 皆可能为速度控制步骤2H ++ 2e 2H ad (2M-H) M-H + M-H 2M + H （2][2irad Fk j Η=(忽略逆过程)][][ln '+ΗΗ−=r ad o r F RT ϕϕ][][ln '+ΗΗ−=ir ad o ir F RT ϕϕ][][ln '+ΗΗ−=ir ad o ir F RT ϕϕ⎭⎬⎫⎩⎨⎧−Η=ΗRT F c r ad ir ad ηexp ][][2][2irad Fk j Η=⎭⎬⎫⎩⎨⎧−Η=RT F Fk j c r ad η2exp ][22⎭⎬⎫⎩⎨⎧−=RT F j c η2exp 0jzF RT j zFRT c lg 303.2lg 303.20−=η注意: 没有α!21=α电化学方法的主要优点1. 通过方便调节电极电势显著地改变反应速度2. 较易控制电极反应方向3. 电极反应一般在常温常压下进行4. 反应所用氧化剂或还原剂为电子，环境污染少电化学学习重点物理化学固态电化学光电化学生物电化学量子化学统计热力学溶液电化学(电解质溶液)平衡态电化学热力学。
电极电位及极化曲线测定学时课件
电极电位的测量方法
直接测量法
通过测量电极与参比电极之间的 电位差来获得电极电位。这种方 法需要使用高精度的电位差计和 稳定的参比电极。
对比测量法
通过对比不同物质的电极电位来 推算目标物质的电极电位。这种 方法需要已知一些标准电极电位 的值，并使用适当的对比剂。
02
CATALOGUE
极化曲线
极化曲线的定义
实验结果分析
分析一
绘制极化曲线。根据测量数据，绘制极化 曲线，展示电极电位与电流密度的关系。
分析二
计算极化电阻。根据极化曲线的斜率，计 算极化电阻，评估电极反应速率。
分析三
分析四
分析极化原因。结合实验结果和理论知识， 分析电极反应过程中的极化原因，如活化 极化、传质极化等。
优化实验条件。根据实验结果分析，优化 实验条件，提高测量精度和实验效果。
05
CATALOGUE
实验注意事项
实验安全注意事项
防触电
实验过程中应避免电极直接接触 人体，以防触电。
防腐蚀
实验器材应避免与腐蚀性物质接触， 以防损坏。
防爆燃
在实验过程中应避免可燃气体进入 实验区域，以防爆燃。
实验操作规范
实验前准备
确保实验器材完好无损，检查电 源、电极等是否正常。
实验步骤
按照规定的步骤进行实验，不得 省略或随意更改。
极化曲 线
表示电极电位与电极上电流密度之间 关系的曲线。
定义解释
极化曲线是研究电极反应的重要手段， 通过测量电极在不同电流密度下的电 位变化，可以了解电极反应的动力线的分类
可逆极化曲线
电流密度较小，电极反应 可逆，电极电位变化较小。
不可逆极化曲线
电流密度较大，电极反应 不可逆，电极电位变化较大。
实验一_极化曲线的测定共30页
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
电化学极化ppt课件
巴特勒-伏尔摩方程(Butler—Volmer)
• 习惯规定：
电极发生净还原反应（阴极反应）时，j 为正值，
电极发生净氧化反应（阳极反应）时，j 为负值。
• 若电极反应净速度用正值表示时：
jk
j
j
j
0
exp(
nF
RT
k
)
exp(
nF
RT
k
)
宏观
微观
均为正值
ja
j
j
j
0
exp(
nF
RT
a
)
exp(
• 极化曲线也常以电位与电流密度的对数lgi 来表示: 半对数极化曲线
•问题: 为什么在不同条件下测得的极化曲线具有不同的形 状？测得的极化曲线能说明什么问题？ •要弄清这些问题必须了解电极过程动力学的规律。
§4.2电极过程的基本历程和速度控制步骤
一、电极过程的基本历程 二、电极过程的速度控制步骤 三、浓差极化和电化学极化 四、准平衡态
• 电极上有1摩尔物质还原或氧化，就需要通过nF电量。
•
电极反应速度用电流密度表示：
j nFv nF 1 S
dc dt
（4.3)
• 当电极反应达到稳定状态时，外电流全部消耗于电极 反应，即代表了电极反应速度。
• 电极电位（或过电位）与电流密度之间的 关系画成曲线叫做极化曲线
四、极化曲线的测量
3、电化学极化：由于电极表面得、失电子的 电化学反应的迟缓，而引起的电极电位偏离 平衡电位（稳定电位）的现象。
四、准平衡态
• 如果电极过程的非控制步骤的反应速度比控制步骤 的速度大得多，
当电极过程以控制步骤的速度进行时， 可以近似地认为电极过程的非控制步骤处于平衡状态，
实验09阴极极化曲线的测定65839
从所需要的表面能量来考虑，小晶体比大晶体 具有更高的表面能。阴极极化越大，过电位越大， 能够提供更多的表面能，所以晶核生成的速度越 大。
因此在电镀中，往往通过增大阴极极化来提高 电镀的质量。但是，如果单纯增大电流密度以造 成较大的浓差极化，则常常形成疏松的镀层，因 而在电镀生产中，大都在镀液中加入各种络合剂、 添加剂，以减小电极反应速度，增加电化学极化。
注意：
（1）判明光标移动方向与电动势值大小的关系；
（2）测量过程中，必须经常调整电动势值，保持光标最接 近零；
（3）读取电动势时，光标可能还会缓慢地朝一个方向移动 或左右摆动，只记下8min时的电动势值即可。
6.改变输出电流、测定电动势
（1）5mA的电动势测定完后，按第4-5步骤依次测定电 流输出值为10mA、15mA、20mA、25mA时的电动势， 电流输出值确定后按下秒表，4min后读取电动势值；
五、实验记录
（2）依次调节工作电流调节“中”、“细”、 “微”键盘，使检流计光标最接近为零。
4.确定输出电流
调标准后，调节直流标准电压电流发生器，使输出 电流为5mA，对铜片进行电镀。
注意：直流标准电压电流发生器的“极性”转换开关 置于“+”处（红色为正极）；“输出”转换开关置于 “准备”处；“量程”转换开关置于“100mA”处。
四种镀液成份：
Ⅰ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+0.21M氨三乙酸+2g/l硫脲+2g/l聚
乙三醇
Ⅱ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+2g/l硫脲+2g/l聚乙三醇 Ⅲ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl+0.21M氨三乙酸 Ⅳ、0.38MZnCl2+4.8MNH4Cl
实验八恒电流法测定金属阴极极化曲线
序号
I
dI
Φ
dΦ
现象
3．测自腐蚀电位
（1）预热 15 分钟
（2）“断”“ 恒电位”“ 电流”“ 参比”此时，电位显示为自腐蚀电位，但符号相反 。
加阴极电流
“恒电流”“ 参比”“ 通”“ 电流”（给定电流-50μA）2 min,重测自腐蚀电位 Φa 。
4．极化曲线测量
自腐蚀电位为原始，电流程 2 mA
“恒电流”、“给定”、“通”，I1=-10μA (表显示） dI=1μA “参比” 、“通”读数，逐点测定。 注意：电流表上“－”为阴极极化数据
实验八恒电流测定金属阴极极化曲线
一、实验目的： 1． 掌握恒电流法测定阴极极化曲线的基本原理和方法； 2． 运用极化曲线初步判定实施阴极保护的可能性； 二、基本原理：
对于构成腐蚀体系的金属电极，在外加电流的作用下，阴极的电位偏离其自腐蚀电位向 负的方向移动，这种现象称为阴极极化。电极上通过的电流密度越大，电极电位偏离的程度 也越大。控制外加电流密度，使其由小到大逐渐增加，便可测得一系列对应于各电流值的电 位值。做阴极电位与电流密度的关系曲线，即为恒电流阴极极化曲线。阴极极化曲线的示意 图如下图。
2. 饱和甘汞电极，铂电极，金属试件（碳钢） 3. 盐桥（饱和氯化钾溶液） 4. 试剂瓶 2 个 （一个放饱和 KCl，一个放 3% NaCl） 5. 铁夹 6. 1200#金相砂纸 无水乙醇棉球 四、实验步骤 1.将以打磨的试件用 1200#金相砂纸打磨，无水乙醇清洗，脱脂，测面积 1 cm2。 2.按下面接线
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m1、m2——阴极和远阴极上镀层的质量。
工程学院电镀金刚石工具实验室
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
17
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
工程学院电镀金刚石工具实验室
二 实验原理
工程学院电镀金刚石工具实验室
三 仪器与试剂
LK98A微机电化学分析系统 甘汞电极 铂电极 玻碳电极 瓦特型镀镍液50ml 稀硝酸50ml 乙醇50ml
工程学院电镀金刚石工具实验室
四 实验步骤
电极准备与连接 实验方法选择与参数设定 启动测试并保存数据
工程学院电镀金刚石工具实验室
四 实验步骤
工程学院电镀金刚石工具实验室
四 实验步骤
工程学院电镀金刚石工具实验室
五 实验数据处理
求镍在玻碳电极上的析出电位 求极化度
工程学院电镀金刚石工具实验室
工程学院电镀金刚石工具实验室
实验二 镀液分散能力测定工程Biblioteka 院电镀金刚石工具实验室11
工程学院电镀金刚石工具实验室
一 实验目的
掌握用远近阴极法测定镀液的分散能力。 通过对镀镍液分散能力的测量加深理解 镀液分散能力的概念及影响分散能力的 因素。
工程学院电镀金刚石工具实验室
二 实验原理
分散能力 初次电流分布 远近阴极法 哈林槽尺寸及试验参数 分散能力计算
工程学院电镀金刚石工具实验室
二 实验原理
图1 哈林槽
工程学院电镀金刚石工具实验室
二 实验原理
T K m1 m2 100% K m1 m2 2
（1）
式中：T——镀液分散能力；
K——远、近阴极到阳极的距离之比；
实验一 阴极极化曲线的测定
1
一 实验目的
掌握用“三电极”法测定金属沉积过程 的电极电势 通过对镍在玻碳电极上的沉积电势的测 量加深理解过电位和极化曲线的概念 了解控制电位法测量极化曲线的方法。
工程学院电镀金刚石工具实验室
二 实验原理
平衡电位 电极的极化 影响超电势的因素 三电极法 控制电流法与控制电势法