旋转电极__用旋转圆盘电极测定电化学动力学参数
xin-旋转圆盘电极
旋转圆盘电极测镀液中添加剂
在一系列整平剂浓度已知的标准液 中，铂盘电极转动时，测出相应的 阴极溶出电量。 对应已知的整平剂浓度，测出溶出 电量，对照工作曲线，找出相应的 溶出电量，即而对照标准曲线找出 相应的浓度值。 图2为Q1与含丁炔二醇镍镀液中糖精 浓度C糖的标准工作曲线关系图。 实验证明，作出标准工作液糖精浓度的工作曲线作参照，可定量 测定实际工作液的糖精浓度，从而有效地控制实际电镀液的糖精 浓度。
RDE 法的原理
旋转圆盘电极的中心是一根金属棒。棒的下端是研究电极 的圆形光亮表面。棒外用聚四氟乙烯绝缘。当电极经马达 带动以一定速度旋转时，在电极附近的液体必定会发生流 动，在一定条件下，旋转圆盘电极附近的液体处于层流状 态时，液体的流动可以分解成三个方向： 1．由于电极旋转而产生的离心力，使流体在径向以v径 速度向外流动； 2．由于流体的粘滞性，在圆盘电极的平面以一定角速度 转动时，流体就要以v切速度向圆盘切向方向流动； 3．由于电极附近流体向外流动，使电极中心区液体的压 力下降，从而使得离电极表面较远的液体以v轴速度向中 心流动。考虑到整个系统的轴对称性，选取三维圆柱坐标 （图3.10）。 液体基本上只作轴向流动，液体在径向和切向的流速都不可忽略。由于圆 盘旋转时，其边缘区液体流动的情况复杂，所以圆盘电极必须处在整个圆 盘的中心，圆盘的半径也要比电极的半径大好几倍，以忽略边缘效应对研 究电极下液体流动的影响。
i ω1 ω2
id1
id2 id3
ω3
-φ
b.以id 1/ 2作图 斜率： 0.62nFCo o Do 2 / 3V 1/ 6可求Do
id
ω1/2
旋转圆盘电极的其他应用
混合控制
测量动力学参数
测量反应级数
电化学研究方法第七章
浓度随时间的变化带有瞬态性质，如达到稳态时， dc/dt=0 dCo ∴ 达到稳态时, 0
dt
上式变为:
2C0 C0 DO V 0 2
(7-4)
(负号表示Vζ与z轴方向相反)，7-4为稳态时对流-扩散方程 电极表面反应物浓度梯度表达式。7-4式中Vζ与ζ有关的函数 求Vζ: 由7-1式， Vζ=(ωυ)1/2H(A)=(ωυ)1/2(-0.51A2+0.33A3-0.1A4…) ∵研究电极附近液层运动情况∴ζ→0，A→0只取第一项
pr 3.6
当ω↑ δpr下降，旋转速度增加，旋转电极所牵动的液层厚度下 降； δpr与径向距离r无关，说明整个电极表面δpr都一样（实际上 在圆盘边缘区，流体运动很复杂，但是如盘中央研究电极直 径比盘的直径小得多，边缘效应可忽略。
二. 扩散控制时，旋转圆盘电极动力学 1. 对流扩散方程式: 当在旋转圆盘电极表面发生阴极还原反应
将7-8代入
∴
1.61D
1 3 0
1 2
1 6
7-9
7-9为有效扩散层厚度，7-9表明，δ与 成线性关系，而与圆 盘电极坐标位置无关，因而旋转圆盘电极能得到均一的扩 散电流密度，（与γ径向间距离、子、轴向距离无关）
4．可逆电极反应动力学方程式：
O+ne R
可逆反应
dCO ∴电流扩散电流， i nFDO ( ) X 0 将7-8代入 dX
第七章 旋转电极
凡是涉及到反应物和产物的对 流传质的一些方法叫做流体动力学 方法，流体动力学方法的优点是达 到稳态快\测量精度高，可以在整 个电极表面获得均匀的电流密度， 并服从严格的理论推导。 实验中常用的流体动力学方法
电化学测量考试复习题(胡会利版)
1、在金属/溶液界面上，电解质双电层是指 荷电物质和 偶极子 的定向排列。
2、当极化曲线中存在电流平台或电流极大值时，只能用 恒电势法 ；如果极化曲线中存在电势极大值或电势平台，则应选用 控制电流法 。
3特性吸附是指 即使电场不存在也能发生的吸附现象 。
4、不可逆或者准可逆表示 电荷迁移速率慢，电极表面上即使有电化学反应活性物质存在，也难以完全进行反应 。
5、背景电流包括 双层充电电流 和 杂质的氧化还原电流 。
6、汞电极有 滴汞电极、 悬汞电极、 汞膜电极、 静汞电极 和 汞齐电极 。
7、溶剂的选择主要取决于 待分析物的溶解度及活性 ，此外还要考虑 溶剂的性质 ，溶剂应不与 待分析物 反应，也应在较宽的电势范围内不参与 电化学 反应。
8、电化学极化由电荷转移步骤的 反应速率 决定，它与电化学 反应本质 有关。
9、溶液浓差阻抗用以表示Faraday 电流 与 过电势 的关系,它可以由 电流、电极电势和浓度 三者的关系式联合解得。
10、电化学三电极体系是测定单个电极极化曲线的常用的体系，其三个电极是指 研究电极、参比电极、辅助电极。
11、稳态技术常包括：伏安法、极谱法 、库仑法和强制对流法 。
12、稳态极化主要是指当 双层充电 、电荷转移、扩散传质 等三个过程达到稳定时的电极的电化学特征。
13、小幅度电流阶跃测量法有 极限简化法 和 方程解析法 。
14、浓差极化产生的原因是 反应物不断消耗 和 产物逐渐积累 。
15、用于测量 痕量金属 的溶出分析是一种非常灵敏的电化学技术，它的灵敏性取决于 有效预浓缩步骤 和 可产生非常有用的信号 。
16、电化学是研究第一类导体与第二类导体的 界面 及 界面上 发生的一切变化的学科。
17、电极过程是一种特殊的 氧化还原反应 。
18、通电时所测得的电极电势的变化一般包括三个部分，即 电化学极化过电势 、浓差极化过电势 和 电阻极化过电势。
19、浓差极化 是因为反应物粒子得不到及时的补充或产物粒子的局部聚集而造成的。
旋转圆盘电极的参数
旋转圆盘电极的参数概述旋转圆盘电极是电化学领域中一种重要的实验设备，用于电沉积、电镀、电解和电析等过程。
在这些过程中，调节旋转圆盘电极的参数对于实验结果具有重要影响。
本文将探讨旋转圆盘电极的参数及其对实验结果的影响。
旋转速度旋转速度是旋转圆盘电极最基本的参数之一。
通过调节旋转速度，可以控制物质在电极表面的传质速率、质量转移速率以及溶液混合程度等。
常见的旋转速度范围为0~10000 rpm，根据实验的需要选择合适的旋转速度。
电解液浓度电解液浓度是影响电化学过程的重要参数之一。
较高的电解液浓度可以提高物质的传质速率和质量转移速率，但过高的浓度可能导致溶液的粘度增加，影响均匀性和电解质的扩散速率。
因此，在选择电解液浓度时需要综合考虑实验要求和电解液的特性。
电极材料旋转圆盘电极的材料对于实验结果也具有较大的影响。
不同的材料具有不同的电化学活性和表面特性，从而影响反应速率和电极界面特性。
常见的电极材料有铂、金、银等，根据实验需求选择合适的电极材料。
电极尺寸电极尺寸是指旋转圆盘电极的直径和厚度。
电极的尺寸会影响电化学反应的速率和效果。
较大的电极尺寸可以增加反应物质的接触面积，提高反应速率，但也会增加质量传递路径的长度和电解质的扩散距离。
因此，在选择电极尺寸时需要根据实验要求和反应机理综合考虑。
电位斜率电位斜率是指电位与旋转速度之间的关系。
电解过程中，电极界面的物质传递速率与旋转速度有关，从而影响电位的变化。
通过测量电位斜率可以了解电解反应过程中的动力学特性，并进一步优化电解条件。
电流密度电流密度是指单位面积上通过的电流量。
通过调节电流密度可以控制电解反应速率和电极表面的沉积速率。
过高的电流密度可能导致电解液的不均匀性和电极表面的不稳定性，而过低的电流密度则可能降低沉积速率。
因此，在实验中需要根据具体要求选择合适的电流密度。
电解液温度电解液温度是影响电解反应速率和效果的重要因素之一。
较高的温度可以提高电解液的传质速率和扩散速率，促进电化学反应。
质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试
质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试一、实验目的与内容1、了解质子交换膜燃料电池的工作原理和研究现状；2、掌握循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极技术（RDE）评价质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能的基本原理和操作过程；3、掌握电化学中三电极体系的基本概念，学会利用CV法测定铂基电催化剂的电化学活性表面积（ESA）；了解极限电流密度的概念，学会通过RDE技术研究铂基电催化剂的氧还原本征活性。
二、实验原理概述1、燃料电池技术进展及工作原理燃料电池(Fuel Cell)是一种在等温状态下直接将化学能转变成电能的电化学装置。
它不同于普通的二次电池，其工作过程是燃料和氧化剂分别在阳极和阴极上发生电化学反应，由电解质传导的离子和外电路的电子构成回路，从而将化学能直接转化成电能。
燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，自1839年英国科学家William Grove首次发现氢气在铂黑电极上的电化学氧化现象以来，人们对它的研究已有100多年的历史，但除了用于航天领域外，并未受到广泛关注。
自上世纪90年代开始，随着化石能源的枯竭和环境的日益恶化，人们对燃料电池的研究热情也随之高涨，也取得了巨大的进步。
目前，全世界约有20多个国家已投入巨额经费用于燃料电池的研究开发，技术处于领先的国家为美国、日本和欧盟，其中美国把燃料电池列为国家发展的27个关键技术之一，《时代周刊》将燃料电池列为21世纪的高科技之首。
燃料电池之所以成为研究热点，主要是基于以下优点：(1) 能量转换效率高。
由于燃料电池反应过程中不涉及燃烧，不经过热机转换过程，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，可高达60-80%。
(2) 环境友好。
由于燃料电池是按电化学原理发电，不经过燃烧过程，所以它几乎不排放NOx和SOx和颗粒物，减轻了对大气的污染。
而且燃料电池CO2排放量也比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应有重大意义。
(3) 比能量或比功率高。
电化学原理思考题答案解析
第三章1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同为什么2．理想极化电极和不极化电极有什么区别它们在电化学中有什么重要用途答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。
理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。
3．什么是电毛细现象为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。
溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。
4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零用什么办法能确定其表面带电状况答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属表面电位。
可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。
5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗为什么有这种关系（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。
）6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”7．双电层的电容为什么会随电极电位变化试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。
8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。
10．影响双电层结构的主要因素是什么为什么答：静电作用和热运动。
静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。
实验八 旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数-肖时英
实验八 旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数王法星5同组人： 肖时英 王春 邓陶丽一、目的要求1．了解圆盘电极在旋转时的特点，掌握该实验的基本原理。
2．测定Fe(CN)64-/Fe(CN)63-体系中反应粒子的扩散系数（D ）、交换电流密度（i 0）、阴极反应传递系数（α）和阳极反应传递系数（β）。
二、 实验原理旋转圆盘电极的结构是将圆柱电极材料镶嵌在聚四氟乙烯棒中，一端呈圆盘状的平面作为反应面，，另一端则连接马达。
当电极经马达带动以一定速率旋转时，在电极附近的液体必定会发生流动。
在一定条件下，旋转圆盘电极附近的液体处于层流状态时，液体的流动可以分解成三个方向：1． 由于电极旋转而产生的离心力，使液体在径向以V 径速度向外流动； 2． 由于液体的粘滞性，在旋转圆盘电极的平面以一定的角速度转动时，液体就要以V 切速度向圆盘的切向流动；3． 由于电极附近的液体向外流动，使电极中心区的液体压力下降，从而使得电极表面较远的液体以V 轴速度向中心流动。
根据流体动力学的计算，可以得出液体处于层流时，上述流动速度的数学表达式为：V r F()ωξ=径(1)V r G()ωξ=切(2)V H()νωξ=轴(3)上三式中，r是离电极轴心的径向距离，ω是电极旋转的角速度（等于2πN，N为每秒钟的旋转数），?是液体的运动粘度(等于粘度/密度，单位是cm2/s)，ξ是一个无因次比值(等于（ω/?）1/2Z，Z是离电极表面的轴向距离)。
F、G 和H三个函数值与ξ的关系可见图1。
图1 F、G和H函数值与ξ的关系从图1可知，当ξ=3.6时，F、G函数值已接近于零，而H函数则接近定值(-0.866)，在此情况下，V径=V初=0。
人们通常将ξ=0.36时所对应的Z 值，定义为流体动力学层的边界厚度，用δPr表示，即Pr 3.6νδω=（4）当Z>δPr时，液体基本上只作轴向流动，在Z>>δPr时，V0.866νω=-轴（5）当Z<δPr时，液体在径向和切向的流速都不可忽略。
实验八旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数肖时英
实验八 旋转圆盘电极法测定电极过程动力学参数王法星5同组人： 肖时英 王春 邓陶丽一、目的要求1．了解圆盘电极在旋转时的特点，掌握该实验的基本原理。
2．测定Fe(CN)64-/Fe(CN)63-体系中反应粒子的扩散系数（D ）、交换电流密度（i 0）、阴极反应传递系数（α）和阳极反应传递系数（β）。
二、 实验原理旋转圆盘电极的结构是将圆柱电极材料镶嵌在聚四氟乙烯棒中，一端呈圆盘状的平面作为反应面，，另一端则连接马达。
当电极经马达带动以一定速率旋转时，在电极附近的液体必定会发生流动。
在一定条件下，旋转圆盘电极附近的液体处于层流状态时，液体的流动可以分解成三个方向：1． 由于电极旋转而产生的离心力，使液体在径向以V 径速度向外流动；2． 由于液体的粘滞性，在旋转圆盘电极的平面以一定的角速度转动时，液体就要以V 切速度向圆盘的切向流动；3． 由于电极附近的液体向外流动，使电极中心区的液体压力下降，从而使得电极表面较远的液体以V轴速度向中心流动。
根据流体动力学的计算，可以得出液体处于层流时，上述流动速度的数学表达式为：V r F()ωξ=径 (1)V r G()ωξ=切 (2)V H()νωξ=轴 (3)上三式中，r 是离电极轴心的径向距离，ω是电极旋转的角速度（等于2πN ，N 为每秒钟的旋转数），?是液体的运动粘度(等于粘度/密度，单位是cm 2/s)，ξ是一个无因次比值(等于（ω/?）1/2Z ，Z 是离电极表面的轴向距离)。
F 、G 和H 三个函数值与ξ的关系可见图1。
图1 F 、G 和H 函数值与ξ的关系从图1可知，当ξ=3.6时，F 、G 函数值已接近于零，而H 函数则接近定值(-0.866)，在此情况下，V 径=V初=0。
人们通常将ξ=0.36时所对应的Z 值，定义为流体动力学层的边界厚度，用δPr 表示，即Pr 3.6νδω= （4）当Z>δPr 时，液体基本上只作轴向流动，在Z>>δPr 时，V 0.866νω=-轴 （5）当Z<δPr 时，液体在径向和切向的流速都不可忽略。
电化学原理思考题答案解析
第三章1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同为什么2．理想极化电极和不极化电极有什么区别它们在电化学中有什么重要用途答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。
理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。
3．什么是电毛细现象为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。
溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。
4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零用什么办法能确定其表面带电状况答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属表面电位。
可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。
5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗为什么有这种关系（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。
）6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”7．双电层的电容为什么会随电极电位变化试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。
8．双电层的积分电容和微分电容有什么区别和联系9．试述交流电桥法测量微分电容曲线的原理。
10．影响双电层结构的主要因素是什么为什么答：静电作用和热运动。
静电作用使符号相反的剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成。
普林斯顿旋转圆盘电极
普林斯顿旋转圆盘电极普林斯顿旋转圆盘电极是一种广泛应用于电化学研究中的电化学电极。
它由普林斯顿电化学研究所的科学家们于20世纪60年代提出，并在此后的几十年中被广泛应用于各种电化学实验中。
普林斯顿旋转圆盘电极由三个主要部分组成：电极盘、电极杆和电极座。
电极盘是一个圆盘状的电极，通常由惰性金属如铂制成。
电极杆是连接电极盘和电极座的部分，通过电极杆可以对电极盘进行旋转控制。
电极座则是支撑电极盘和电极杆的结构，通常由非导电材料制成。
普林斯顿旋转圆盘电极的主要特点是可以通过旋转电极盘来控制电极与溶液之间的质量传递。
在电化学实验中，溶液中的质量传递是一个重要的过程，它直接影响到电化学反应的速率和效率。
通过旋转电极盘，可以改变溶液与电极之间的对流速度，从而调节质量传递的程度。
普林斯顿旋转圆盘电极在电化学研究中有着广泛的应用。
首先，它可以用于研究电极反应的动力学行为。
通过控制旋转速度，可以获得电极反应的极化曲线，从而了解电极反应的速率和反应机理。
此外，普林斯顿旋转圆盘电极还可以用于测量电极反应的交流阻抗，从而研究电极界面的电化学行为。
除了在基础电化学研究中的应用，普林斯顿旋转圆盘电极还可以用于应用领域。
例如，在电池和燃料电池研究中，可以使用普林斯顿旋转圆盘电极来评估电极材料的电化学性能。
通过旋转电极盘，可以模拟真实工作条件下的质量传递过程，从而更准确地评估电极材料的性能。
普林斯顿旋转圆盘电极还可以应用于电化学合成和电化学传感器等领域。
在电化学合成中，可以利用普林斯顿旋转圆盘电极来控制反应速率和选择性，实现对化合物的高效合成。
在电化学传感器中，普林斯顿旋转圆盘电极可以用于检测溶液中的离子浓度和分析物质。
普林斯顿旋转圆盘电极是一种重要的电化学工具，广泛应用于电化学研究和应用领域。
通过控制旋转电极盘，可以调节电极与溶液之间的质量传递，从而研究电极反应的动力学和电化学行为。
它的应用范围涵盖了基础研究、电池和燃料电池、电化学合成和电化学传感器等领域。
电化学测量技术实验报告
实验报告课程名称：电化学测试技术实验地点：材料楼417同实验者：管先统SQ10067034010朱佳佳SQ10067034007吴佳迪SQ10068052038杨小艳SQ10068052028实验一铁氤化钾的循环伏安测试一、实验目的1.学习固体电极表面的处理方法；2.掌握循环伏安仪的使用技术；3.了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。
二、实验原理铁氤化钾离子[Fe (CN) 6广亚铁氧化钾离子[Fe (CN) 6厂氧化还原电对的标准电极电位为[Fe (CN) 6]3- + e= [Fe (CN) 6广(I)°= 0. 36V电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为RT/Fln(C Ox/CRed) 在一定扫描速率下，从起始电位(-0. 2V)正向扫描到转折电位(+0.8V)期间，溶液中[Fe (CN)胪被氧化生成[Fe (CN) 6]3',产生氧化电流;当负向扫描从转折电位(+0. 6V)变到原起始电位(-0. 2V)期间，在指示电极表面生成的[Fe (CN) 6产被还原生成[Fe(CN)J",产生还原电流。
为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。
在0. 1MN&C1溶液中[Fe (CN) 的电子转移速率大，为可逆体系(1MN&C1溶液中，25°C时，标准反应速率常数为5. 2 X 10': cm2s_1； ) o三、仪器和试剂电化学分析系统；钳盘电极：釦柱电极，饱和甘汞电极：电解池：容量瓶。
0. 50mol ・ L_1 K3[Fe (CN) J； 0. oOmol ・ I? K;[Fe (CN) 6] ； 1 mol ・ I? NaCl四、实验步骤1.指示电极的预处理钳电极用A1O 粉末(粒径0. 05Mm)将电极表面抛光，然后用蒸镭水清洗。
2. 支持电解质的循环伏安图在电解池中放入0. 1 mol ・I? NaCl 溶液，插入电极，以新处理的钮电极为 指示电极，钳丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，进行循环伏安仪设 定;起始电位为-0. 2V ：终止电位为+0.6V 。
旋转圆盘电极应用
旋转圆盘电极是一种常见的电化学实验装置，广泛应用于电化学研究、电化学分析和电化学合成等领域。
以下是一些旋转圆盘电极的应用示例：
电化学反应动力学研究：通过控制旋转圆盘电极的转速，可以调节电解液在电极表面的对流速度，进而研究电化学反应的动力学行为，如反应速率、电荷转移过程等。
电化学分析：旋转圆盘电极可用于各种电化学分析方法，如旋转圆盘电极伏安法、旋转圆盘电极扫描法、旋转圆盘电极阶跃法等。
通过测量电流和电势之间的关系，可以确定溶液中的化学物质浓度、氧化还原反应动力学参数等。
电化学合成：旋转圆盘电极可以用于电化学合成过程中的反应控制和优化。
通过调节旋转速度和电位，可以调控反应速率、产物选择性等，实现高效的电化学合成反应。
电极材料研究：利用旋转圆盘电极可以对不同材料的电化学性能进行研究，如催化剂材料、电极材料等。
通过测量电流-电势曲线、电化学阻抗谱等参数，可以评估材料的催化活性、电化学稳定性等性能。
总之，旋转圆盘电极在电化学领域具有广泛的应用，可以用于研究和调控电化学反应的动力学行为、进行电化学分析和合成，以及评估电极材料的性能等。
电化学原理-(李狄-著)北航出版社-课后5-9章习题参考答案
第五章1、在电极界面附近的液层中，是否总存在三种传质方式？为什么？每种传质方式的传质速度如何表示？答：电极界面附近的液层通常是指扩散层，可以同时存在着三种传质方式（电迁移、对流和 扩散），但当溶液中含有大量局外电解质时，反应离子的迁移数很小，电迁移传质作用可以忽略不计，而且根据流体力学，电极界面附近液层的对流速度非常小，因此电极界面附近液 层主要传质方式是扩散。
三种传质方式的传质速度可用各自的电流密度J 来表示。
电迁移： 对流：扩散：2. 在什么条件下才能实现稳态扩散过程？实际稳态扩散过程的规律与理想稳态扩散过程有 什么区别？答：一定强度的对流的存在是稳态扩散过程的前提。
区别：在理想稳态扩散条件下，扩散层有确定的厚度，其厚度等于毛细管的长度l ；而在真实体系中，由于对流作用与扩散作用的重叠，只能根据一定的理论来近似求得扩散层的厚度。
理想稳态扩散： 实际稳态扩散： 3. 旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极有什么优点？它们在电化学测量中有什么重要用途？ 答： 旋转圆盘电极和旋转圆环圆盘电极上各点的扩散层厚度是均匀的，因此电极表面各处的电流密度分布均匀。
这克服了平面电极表面受对流作用影响不均匀的缺点。
它们可以测量并分析极化曲线，研究反应中间产物的组成及其电极过程动力学规律。
4. 试比较扩散层、分散层和边界层的区别。
扩散层中有没有剩余电荷？答：紧靠电极表面附近，有一薄层，此层内存在反应粒子的浓度梯度，这层叫做扩散层；电极表面的荷电粒子由于热运动而倾向于均匀分布，从而使剩余电荷不可能完全紧贴着电极表面分布，而具有一定的分散性，形成所谓分散层；靠近电极表面附近的液流层叫做边界层，越接近电极表面，其液流流速越小。
电极/溶液界面存在着离子双电层时，金属一侧的剩余电荷来源于电子的过剩或缺贫。
双电层一侧区可以认为各种离子浓度分布只受双电层电场影响，不受其它传质（包括扩散）过程的影响。
因此扩散层中没有剩余电荷。
5. 假定一个稳态电极过程受传质步骤控制，并假设该电极过程为阴离子在阴极还原。
【免费下载】电化学原理课程复习题
理论电化学复习题1.当由诸分步步骤串联组成的电极过程达到稳态时，各分步步骤的进行速度应相同，但同时，我们又说存在“最慢步骤”，这两种说法是否矛盾？如何统一？不矛盾。
电极过程各个分部步骤是串联进行的，要想单独研究某一分部步骤，必须首先假定其它步骤进行的速度非常快，处于准平衡态，这样才能使问题得以简化。
电极反应的速率大小取决于反应中受阻最大而进行最慢的步骤，最慢的步骤称速度控制步骤，其动力学特征就反应了整个电极过程的动力学特征。
当电极过程的进行速度达到稳态时，这些串联组成连续反应的各分步均以相同的净速度进行。
但，各分步的反应活化能有大有小，相应的反应速率系数必然有小有大。
对串联的电极过程来说，整个电极过程的速度受最慢步骤（活化能最大）控制，表现出该“最慢步骤”的动力学特征。
2.平衡电极电势是如何建立的，以C U│C U SO4（a=1）为例说明。
当电极体系处于平衡状态时,没有宏观净反应,但此时微观的物质交换仍然再进行,只是正逆两个方向的反应速度相等.因此平衡电势下反应体系的ia和ic相等.Cu溶解趋势，Cu2+沉积趋势二者达到相平衡。
3.测量微分电容时应注意什么？为什么？双电层的微分电容可以被精确地测量出来。
经典地方法是交流电桥法，所谓交流电桥法，就是在处于平衡电位或直流电极化地电极上叠加一个小振幅地交流电压，用交流电桥测量与电解池阻抗相平衡地串连等效电路地电容值和电阻值，进而计算出研究电极地双电层电容。
微分电容是随电极电位和溶液浓度而变化的。
在同一电位下，随着溶液浓度的增加，微分电容值也增大。
如果把双电层看成是平行板电容器，则电容增大，意味着双电层有效厚度减小，即两个剩余电荷层之间的有效距离减小。
这表明，随着浓度的变化，双电层的结构也会发生变化。
4.试分析双电层电容为什么等于紧密层电容和分散层电容的串联？静电作用和粒子热运动的矛盾作用下，电极/溶液界面的双电层将由紧密层和分散层两部分组成，即把双电层的微分电容看成是由紧密层电容C紧和分散层电容C分串连组成的。
旋转圆盘电极操作规范
RRDE-3A 型旋转圆盘电极操作规范
实验操作
1. 取所需电解液70 ml 于电解池；
2.按照实验要求选择所需电极体系，将制备好的工作电极
‘ Woking '及其他电极进行安装、固定；
3.将各电极与电化学工作站正确连接；
（若工作电极为圆盘电极只连接“ Disk ”接线柱，若为圆环电极需将“ Disk ”及“ Ring ”两线柱均接入工作站）4.接通装置电源，设定参数。
需在特定气氛下进行的实验，进行
电化学测试前需先鼓气20~30 min ，参数设置如下；
5.鼓气结束后，设定转速进行相关电化学测试。
参数设置
鼓气（PURGE ）参数设置
1.实验前将钢瓶与装置后侧的“GAS INLET ”孔相连接，压
力始终不得大于0.2 MPa ;进气长管管口需通到电解池底部，短管管口至于电解液液面以上；
2.开关指向‘ SET'处，由‘ CONTROL FLOW '旋钮设定气体流速，
由‘ PURGE'旋钮设定长管鼓气时间；
3.开关指向‘ LOCAL '鼓起开始，指示灯点亮，结束熄灭。
转速（ROTATION ）参数设置
1.开关指向‘ SET'处，按指定方向调节旋钮设定转速；
2.开关指向‘ LOCAL '工作电极启动，绿色指示灯点亮。
RDE型旋转圆盘电极说明书
一、仪器简介及使用范围
旋转圆盘电极广泛应用于现代电分析化学及电极过程和均相化学反应研究，当旋转圆盘 电极自身旋转时，可以使溶液在电极表面进行有规律的运动（即层流运动），并且电极表面 扩散层厚度随转速的变化而变化：因此，使对流扩散方程得到一个确切的分解，这是电极反 应动力学中少有的特例。
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⑾滑板。 ⑿电机装饰罩。 ⒀参比电极，有一红色 O 型圈用于调节电极的高度。 ⒁参比电极、辅助电极、液内液面除氧管接口。其中黄色标志为参比电极同时与⒀相 连。绿色标为辅助电极同时与⒂相连。两根通气管其中一根有黑色标志为液内除氧管。 ⒂辅助电极，有一红色 O 型圈用于调节电极的高度。 ⒃电解池盖。 ⒄电解池支持块。 ⒅液面除氧保护管。 ⒆液内除氧管。 ⒇工作电极头。 (21)电解池。 后面板示意图 ⑴外控接口。从左到右依次为旋转输入、地线、脉冲输出、地线、除氧控制端、搅拌控 制端、地线。（旋转输入可由外部提供 0～8V 的电位如 100ｍＶ=100 r/ｍin。脉冲输出端为 仪器所输出的方波脉冲信号供其它仪器所检测。除氧控制端当此端与地相连仪器开始除氧。 除氧时间受外部仪器控制，搅拌控制端当此端与地相连仪器开始旋转。用外控接口时，旋转、 除氧设置远程控制开关必须处于设置状态。 ⑵进气口 ⑶三电极输出端其中黄色标志为参比电极，绿色标为辅助电极，红色标为工作电极。 ⑷电源开关 ⑸接地端 ⑹电源插座 （三）仪器的使用动作示意图 第一步：将卡板沿竖直方向，下压，至一定位置后，卡板便自锁。 第二步：从附件袋中，取出进气嘴，然后对准进气柱，插进去。碰到卡钉后，自然锁紧 第三步：进气嘴的另一端可连接软管，到气瓶上如图示:
旋转圆盘实验综述
旋转圆盘实验综述为了研究电极表面电流密度的分布情况、减少或消除扩散层等因素的影响，电化学研究人员通过对比各种电极和搅拌的方式，开发出了一种高速旋转的电极，由于这种电极的端面像一个盘，所以也叫旋转圆盘电极（rotating disk electrode ，RDE ），简称旋盘电极，还叫转盘电极。
还有基于这种电极进一步改进了的旋转圆环电极等，可以测量更为复杂的电极过程的电化学参数。
这种电极的结构特点是圆盘电极与垂直于它的转轴同心并具有良好的轴对称；圆盘周围的绝缘层相对有一定厚度，可以忽略流体动力学上的边缘效应；同时电极表面的粗糙度远小于扩散层厚度。
利用旋转圆环圆盘电极可以检测出电极反应产物特别是中间产物的存在形式与生成量，或圆环电极上捕集到的盘电极反应产物的稳定性等，利用这些测量可以探测一些复杂电极反应的机理和获取更多的电极过程信息。
因此在现代电化学测量中是常用的测试手段。
电镀添加剂的作用机理的探讨或添加剂性能的比较，都可以用到这种电极来进行测试。
旋转圆盘电极的极限扩散电流密度公式，由V.G .Levich(前苏联)于1942年提出，Levich 方程如下，极限扩散电流L i 是研究电化学动力学的重要参数。
如果在不同转速条件下测得值，作L i -21ω图，可求出D ；用标准溶液标定后可测反应物种的浓度，常用于定量分析。
旋转圆盘电极的极限扩散电流密度公式为：C V nFAD i L 61213262.0-=ω方程中： L i :levich 电流n ：电荷转移数F:法拉第常数A ：电极面积D ：扩散系数ω：旋转盘角速度v ：粘度c ：溶液浓度1.旋转圆盘电极建立在电极理论和流体动力学相结合的基础之上，按一般的流体动力学规律处理电化学活性物质的运动。
当流体向圆盘表面流动时，涉及到一个很重要的参数即RDE 的流体动力学边界层厚度。
边界层厚度的计算公式如下：120=3.6w νσ（） （1） 在式（1）中，ν是动力粘度系数，ω是圆盘转速。
旋转圆盘电极
.
溶液为15 m MFe ( C N ) 孟一+ 15 o M F e ( C N )音一+ l。OM K C I ,辅助电极用铂片, 参比电 极用饱和甘汞电极,电解池采用底部为锥形的玻璃电解池, 电解池上端中央开口应与电极固定端 紧密配合,以保证测量过程中电解池处于密封状态。极化电源用一般恒电位仪或恒电流装置。电 位测量可以用普通测最设备, 例如高阻电位差计、数字电压表、示波器或X 一Y 记录仪。电机采 用转速恒定的同步电机。旋转系统中装有变速装置( 采用带轮或齿轮均可) , 因此, 可以测量电极 在不同转速下的极化曲线, 以及不同转速对各种电化学参数的影响。
应用旋转圆盘电极测定了D(Fe(CN)64-)=5.0×10-8cm2 /sec D(Fe(CN)63-)=5.6×10-8cm2 /sec
结论
利用“L ”型旋转电极大大提高了极限扩散电流值
。
对于电化学步骤速度较快的体系,考虑到浓差极化及逆电流的影响, 用校正的Tafel方程式测得了Fe(CN)63-/ Fe(CN)64-体系( 铂电极上) 的α=0.5,n=1以及反应速率常数K=2.62×10-3cm2/sec
旋转圆盘电极优点
固体静电极缺点
消除浓差极化
很容易产生浓差极化
被抛光的电极表面, 保持几何形状和尺寸 发生变化（清除由于氧化膜、钝化膜以及其它不需要的化学副反
不发生变化。
应的产生, 会造成电极表面的污染
简化实验装置( 如搅拌系统)
清除电极表面污染的操作会使电极的几何形状和尺寸发生变化。
可准确地表征已知量与被测量之间关系 制作简单, 操作方便
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第七章 旋转圆盘电极和旋转环盘电极汇总
§7.2旋转圆盘电极的液相传质过程
一、旋转圆盘电极上流体的速度分布
在“层流”条件下，经过流体动力学的计算可以推得上述三个方向的流
速分别为：
v y v H ( )
v = r wF ( a ) r
（3a）
v rG( )
是由圆盘起算的轴向无因次距离：
( )1/ 2 y
v
（3b）
三、旋转圆盘电极上的扩散电流
假定旋转圆盘上有电极反应 初始条件和边界条件为
O + ne R
0 cO ( y,0) cO
0 cO (, t ) cO , s cO (0, t ) cO
稳态对流扩散方程（3.27b）式直接积分解出: c 3DO 0 s 1/ 8 cO cO ( O ) y 0 0.8934 ( ) y 0.51 3 / 2 v 1 / 2 c 1 / 3 0 s ( O ) y 0 0.62DO 1 / 2 v 1 / 6 (cO cO ) y 由此求得旋转圆盘电极表面扩散层的有效厚度： 0 s cO cO 1/ 3 1.61DO v1/ 6 1/ 2 O c ( O ) y 0 y
r 2c c D 2 vy y y
(3.27a)
式中vy值可由流体动力学方法比较精确地求得在 0 y 边 的区域, vyAy2, A=0.513/2-1/2,称为“对流常数”，代入（3.27a） 得
2c c D 2 Ay 2 y y
(3.27b)
（3.27b）式即为我们要推导的旋转圆盘电极上的稳态对流扩散方程。
四、旋转圆盘电极的动力学规律
设电极反应为简单电荷传递，可用以下反应式表示
O
0
O
S