旋转圆盘电极 分享
七旋转圆盘电极和旋转环盘电极
代入cOS /cO0 = 1－ Ic/ Id 即得
边
3.6( v )1/
2
（3b*）
可见，旋转圆盘电极上边的与离圆盘中心的径向距离r无关，也就是在 整个圆盘表面上的边相同，并随着旋转速度的降低而增大。
二、旋转圆盘电极上的对流扩散方程
若溶液中存在大量“惰性电解质”，液相传质基本方程可简化为如下的“对 流扩散方程”：
cDd(igvra)dvcgradc (3d) t 在稳态时， c 0 ， 有
为此曾经设计过各种电极装置和搅拌 方式，其中最常用的是旋转圆盘电极 。 旋 转圆盘电极表面的液相传质动力学的数学 处理较简单，圆盘表面具有均匀的电流分 布是电化学研究中基本的实验方法 。
图3.9表示旋转圆盘电极的结构。
§7.1 旋转圆盘电极
为简化数学处理并能获得均匀的扩散厚度和电流分布要求在旋转时 圆盘电极附近的液体流动满足层流（不出现“湍流”）的条件。为此 从流体动力学考虑整个电极装置的设计做到以下几点：
§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
vH()
vr = r wF ( a) （3a）
v rG()
是由圆盘起算的轴向无因次距离：
()1/2 y
v
（3b）
三个函数F() ,G() ,H()
旋转环盘电极原理
旋转环盘电极原理今天咱们来唠唠一个超有趣的东西——旋转环盘电极。
这玩意儿听起来是不是有点高大上？其实呀，没那么神秘啦。
咱先来说说电极是啥。
电极呢，就像是一个小小的魔法棒，在化学反应里起着超级重要的作用。
而这个旋转环盘电极啊，它是一种特殊的电极组合。
想象一下，有一个圆盘，还有一个环绕着圆盘的环，它们就像是两个小伙伴，组合在一起就有了奇妙的反应。
这个圆盘电极呢，就像是舞台的主角。
当有电流通过的时候，在圆盘电极表面就会发生氧化或者还原反应。
比如说，就像一场小小的化学舞会，一些分子在圆盘电极这个舞池里，要么得到电子（还原反应），要么失去电子（氧化反应）。
那这个过程为啥这么重要呢？这就和很多实际的应用有关啦。
比如说在电池里，电极上的这些反应就决定了电池能储存多少电，能放多久的电。
再说说那个环电极吧。
环电极就像是一个聪明的小助手。
当圆盘电极上发生反应的时候，会产生一些中间产物或者一些没有完全反应的物质。
这些物质就像调皮的小精灵，它们会扩散到环电极这里。
环电极就可以检测到这些小精灵的存在哦。
它是怎么检测的呢？其实就是通过在环电极上发生的特定反应。
这就好比环电极有一双敏锐的眼睛，能够发现从圆盘电极那边跑过来的特殊分子。
那这个旋转又是为啥呢？这旋转可太有意思了。
你想啊，当这个电极旋转起来的时候，就像是一个小旋风。
这个小旋风会让溶液里的物质更快地跑到电极表面，也会让电极表面产生的那些东西更快地跑开。
就像在舞会上，有一个小风扇在吹，让舞者们（分子们）能够更快地换位置。
这种旋转带来的好处可多了呢。
它可以让反应更加稳定，也能让检测更加准确。
比如说在研究一些金属腐蚀的过程中，旋转环盘电极就大显身手啦。
金属腐蚀就像是金属生病了，而这个电极就像是一个小医生。
圆盘电极上模拟金属腐蚀的反应，环电极就负责检测在这个过程中产生的那些和腐蚀有关的物质。
通过这种方式，科学家们就能知道金属是怎么被腐蚀的，然后就能想办法来防止金属被腐蚀啦。
还有在燃料电池的研究里，旋转环盘电极也是个明星呢。
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
旋转圆盘电极2解析
旋转圆盘电极结构
为简化数学处理并能获得均匀的扩散厚度和电流分布要求在旋转时 圆盘电极附近的液体流动满足层流（不出现“湍流”）的条件。为此 从流体动力学考虑整个电极装置的设计做到以下几点：
1. 圆盘电极与垂直她的转轴同心 具有很好的轴对称。 2．圆盘电极周围的绝缘层有一定 的相对厚度可以忽略流体动力学 上的边缘效应。 3．电极表面的粗糙度应小于扩散 层厚度。 4．电极转速适当。太慢（<1弧 度/秒）时自然对流有干扰作用， 太快时会出现湍流。 图5.9表示旋转圆盘电极的结构。
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。
旋转圆盘电极比静止电极有以下优点：
浓差极化稳定，极化曲线稳定性好，可以测量比 较迅速的电化学反应。所以测量旋转圆盘电极的 极化曲线，尤其在测定扩散系数、反应得失电子 数、反应物浓度、电镀添加剂的整平作用和电极 反应动力学参数等方面有广泛的应用。
旋转圆盘电极的装置
ATA-1B型旋转圆盘电极
旋转圆盘电极的装置
ATA-1B型旋转圆盘电极主要由驱动，传动电极头几部分组 成，其外形和主要结构可参见结构示意图。 旋转圆盘电极由装在上部的电机驱动，电机与主轴之间用 磁性联轴器实现无接触传动。主轴下端安装电极头，为了 能适用多种电极而采用螺纹连接，由轴上的弹簧顶针与电 极保持接触。主轴与外界的电气联系设有电刷能达到要求 （接触电阻<1Ω ）。 电极头以聚四氟乙烯作基体，底部装配有不同材料的电极， 可根据需要给予加工。 在主轴下轴承下部，装有通气孔，可通不同气体，起保护 电极主体不被溶液气体腐蚀的作用。
式中： δ ：扩散层厚度 D：被测电原性物质的扩散系数，Cm2/秒 γ ：溶液的动力粘度，Cm2/秒 ω ：旋转速度，转速/秒
旋转圆盘电极分享
旋转圆盘电极分享
旋转圆盘电极使⽤经验分享
1.磨圆盘电极
环氧树脂板上⿊⾊的抛光布+氧化铝粉+酒精注意单⽅向抛光（如顺时针）电极⾯与抛光布⽔平，否者抛光布容易损坏，抛⾄镜⾯超声烘⼲
2.⼯作电极制备
粘稠浆料直接刷在玻碳电极上，⼲燥
3.配电解液+固定参⽐电极和对电极（⼿套箱内完成）
⽤所需⼤⼩的锂⽚沾⾄泡沫镍上做参⽐电极和对电极，⽤密封胶带封死；提前配所需浓度的电解液，倒⼊电解杯（约20ml）⽤密封胶带将其他⼝封住
4.测试
建议：每测⼀组数据前都通氧⽓15Min左右，最好每测⼀组数据换⼀次⼯作电极
选3电极体系，根据图⽰连接，测cv，lsv如下图所⽰：
具体分析如下：
A，对同⼀⼯作电极做多次循环
⼀般第⼀次的循环伏安曲线⽐较漂亮，（注意选择电流范围）随次数增加电流密度降低，原因：氧⽓的消耗（测试中不通氧⽓的）；放电产物对电极的钝化；对氧化峰的影响较⼤。
B．不同转速下的循环伏安
基本上跟⽂献上的差不多吧。
一、旋转圆盘圆环电极装置
一、旋转圆盘圆环电极装置1)转速：50-10000rpm，电机功率0.02马力,采用银碳刷接触连接2)碳刷：卓越的镀银工艺，形成优异的抗干扰性能，接触电阻极小,可有效降低电流采集误差，使用寿命长3)控制：分体控制，可拆式结构，方便置入手套箱。
具有信号输入/输出接口，可通过输入外部信号（来自电化学工作站）控制转速；可将转速信号输出至测试设备（示波器）或用来控制其它设备4)防爆：防爆设计，保证人身与设备安全5)旋转杆：长度170mm外径：15mm，适用于各种电解池，方便与其它仪器联用,还有不同型号旋转杆供不同研究使用6)盘电极：外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。
特氟龙材料，盘电极直径：5.0mm，电极外径：15mm温度室温。
7)盘环电极：外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。
特氟龙材料。
盘环间隙<=320μm。
盘环尺寸精度：0.01mm。
盘直径：5.61mm，环内径：6.25mm，环外径：7.92mm，电极头收集效率37%。
8)陶瓷密封插件：外体材料为PEEK，具有化学抗性。
插件本身为陶瓷，可以抵抗化学攻击，插件口径15mm，和电极外径配套。
插件外径适用于所有24/25口容器。
9)双接点参比电极：Ag/AgCl双接点参比电极，能够通过转换接口（PTFE材质）与电解池接口（14/20接口）无缝连接。
10)铂丝对电极：在一种耐化学的环氧树脂的末端安装了一个螺旋状的铂丝(99.99%的纯)，配有PTFE材质套管，用于14/20端口。
外径6.9mm，绝缘材料包裹。
长度150mm。
11)电解池：容积：150ml。
五个端口口：中间端口24/25，四个侧端口14/2012)采用优质玻璃，开模加工而成。
具有优良的化学特性。
配备全套的封口件。
尤其是一个F型双进气口，以及L型出气口，可以有效保证电解池的气密性。
加上PINE陶瓷轴承密封套，即使在高速旋转状态下，也能完成充气实验。
双层设计，夹套可以通冷却液，保证电解池中的温度环境13)抛光工具包：包括三种抛光粉（5um，0.3um和0.05um）、抛光底座、三种抛光盘（麂皮、尼龙、600目砂纸）和擦拭布。
RRDE3A旋转圆盘环盘电极装置
RRDE-3A旋转圆盘/环盘电极装置
RRDE-3A旋转环盘电极装置是一款定速旋转系统，集成了电化学领域最新理念和最新技术，是旋转环盘电极装置的领导者。
可同时用于：
•圆盘电极
•环盘电极
•圆柱电极
只需要在旋转轴上更换不同的旋转电极头即可。
与恒电位仪/电化学工作站联用（环盘电极必须与双恒电位仪或带双恒电位仪功能的电化学工作站联用）广泛用于化学电源、电镀、金属腐蚀等应用领域和电化学技术研究中。
应用
•化学电源
•电镀
•金属腐蚀
•电化学反应中间体
•材料研究
主要特点
•主机具备RDE和RRDE双功能，转速可以手动控制，也可以由电化学工作站遥控（1V=1000rpm）
•具备Spin-coating state（旋转涂布状态）功能，电机旋转轴部件可以上下移动，横向、倒置，以方便对工作电极的涂布、修饰
•加装电极后工作状态转速范围: 50~9,000 RPM
•精度误差：< 2% @ < 1000 rpm，< 1% @ > 2000 rpm
•同心圆、短轴、无旋转杆设计, 保证最佳的旋转效果,不会有偏心问题产生•转速控制：内置红外转速测定及反控装置, 保证实际转速跟设定转速完全一致
•高度、角度可调马达支架：一体化设计，马达在马达支架上高度自由调节，且不需要拆卸工作就可以做180度旋转,方便用户拆卸电极
电极配件。
旋转圆盘电极应用研究(一)
（1） 为什么旋转圆盘电极可以应用于 ORR pine 旋转圆盘电极的优点就是电极溶液界面反应物的扩散层厚度与 电极转速之间有着明确的函数应用，因此可以通过系统的改变反应的转 速来调控反应物、产物的传质。对光滑电极上发生的可逆性不好的氧还 原反应，可以通过简单的数学处理，完全排除传质的影响从而获得电极 对反应的内在动力学参数。
为什么旋转圆盘电极可以应用于orrpine旋转圆盘电极的优点就是电极溶液界面反应物的扩散层厚度与电极转速之间有着明确的函数应用因此可以通过系统的改变反应的转速来调控反应物产物的传质
旋转圆盘电极应用研究（一）
PINE 旋转圆盘电极的经典应用：氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction, ORR）几乎是所有燃料电池、金属-空气电池的首选阴极反应，也是许多金属腐 蚀过程中的主要反应。
抛至平滑； 2、 一般滴 10uL 催化剂溶液到电极表面，再用表面皿或培养皿或烧杯 将其盖上，自然晾干即可。不推荐烘箱高温烘干，这种方式制备的催 化剂容易裂开。若采用红外加热的方式，则功率应尽量调小； 3、 LSV 扫描时，推荐先从低速预扫至高速，再从高速扫至低速； 4、 LSV 扫描前，先往电解液中通入 O2，扫描 LSV 时，继续往电解液液 面上通入 O2，保证电解液中 O2 饱和； 5、 电解池的密封可以确保实验过程中电解液中 O2 饱和。若密封不 好，会造成 O2 逸出，实验数据不成规律 （5） pine 旋转圆盘电极特点 美国 pine 旋转圆盘电极由理化公司代理，理化公司拥有专业的应用工程 师、销售工程师、调试工程师。 Pine 旋转圆盘电极独有大电极，反应更充分，数据更科学，更具有研究 型； Pine 旋转圆盘电极杆超准直，即便是大电极，也能提供稳定的动力学反 应条件； Pine 旋转原盘电极为全球电化学科学家的首选，中国已有超过 1000 名用 户在使用。
旋转圆盘电极原理
旋转圆盘电极原理宝子们！今天咱们来唠唠这个旋转圆盘电极的原理，可有趣啦！咱先来说说这个旋转圆盘电极是个啥模样。
你就想象一个小小的圆盘，就像那种迷你的小盘子一样，它可是电极哦。
这个圆盘呢，它不是安安静静地待在那儿的，它会旋转，就像一个小陀螺似的，滴溜溜地转个不停。
那它为啥要转呢？这就涉及到它的工作原理啦。
当这个圆盘电极在溶液里旋转的时候，溶液就像是一群调皮的小娃娃，被圆盘的旋转带动起来了。
你看啊，溶液里有各种各样的离子，就像一群不同性格的小朋友在溶液这个大操场上玩耍。
这个旋转的动作呢，会让溶液在圆盘电极表面形成一种很特别的流动状态。
这种流动状态超级重要哦。
它就像是给圆盘电极穿上了一件特殊的衣服，这件衣服是由流动的溶液组成的。
圆盘电极在旋转的时候，靠近电极表面的溶液层会被不断地更新。
这就好比你有一个装满水的小池子，你不停地把里面的水舀出去，然后再倒新的水进去。
对于圆盘电极来说，新的溶液不断地来到电极表面，旧的溶液就被带走了。
这样做有啥好处呢？那好处可多了去了。
比如说，在进行一些化学反应的时候，新的溶液带来了新的反应物质。
就像你做蛋糕，你不断地加入新的面粉、鸡蛋啥的，这样蛋糕才能做得更好。
在电极表面，新的反应物质不断补充过来，就能够让反应持续稳定地进行下去。
而且啊，那些反应产生的东西呢，也会被带走，不会在电极表面堆积起来。
要是堆积起来了，就像你打扫房间，垃圾都堆在门口，那后面的清洁工作就没法好好进行啦。
再说说这个电极表面的电流情况。
因为溶液的这种特殊流动，电流在电极表面的分布也变得比较均匀。
这就像是一群小蚂蚁在一块平整的地上搬运食物，大家都有活干，不会出现有的地方很忙，有的地方很闲的情况。
电流均匀了，我们测量出来的数据就更准确啦。
就像你称东西，天平要是歪歪扭扭的，称出来的重量肯定不准，但是这个旋转圆盘电极就像一个超稳的天平，能给我们很靠谱的数据呢。
而且哦，这个旋转圆盘电极的旋转速度还可以调整。
这就像是你开车可以换挡一样，不同的速度下，溶液的流动状态和电极的反应情况都会发生变化。
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。
旋转圆盘电极方法实验结果的讨论
旋转圆盘电极方法实验结果的讨论
旋转圆盘电极是能够将流体动力学方程和对流-扩散方程在稳态时严格解出的少数几种对流电极体系的一种。
这种电极具有易于建立均一、稳定的表面扩散状态的优点,因此在常温水溶液和非水溶剂的电化学研究中应用广泛。
然而,尽管圆盘电极技术具有如此显著的优点,但其在高温熔盐电解质中的应用却很少见有人研究。
为此,本课题尝试设计一种能适用于高温冰晶石熔盐电解质研究的旋转圆盘电极,并对其在常温和高温的测量性能进行校验,同时探索研究了利用旋转圆盘电极技术测量铝电解质中的氧化铝浓度。
在设计可用于高温冰晶石电解质的旋转圆盘电极时,最关键的任务是找到一种合适的电极和绝缘套制作材料。
本文设计的旋转圆盘电极选择高纯石墨作为圆盘电极材料,以热压氮化硼作为绝缘保护套材料,同时选择310S不锈钢作为旋转轴材料,且以500w的异步交流电机作为圆盘电极的转动马达。
旋转圆盘电极的转速可通过变频器调控,且电极转速可在0-1450r/min之间连续可调。
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。
旋转圆盘电极的使用方法在测量时电极浸入测量溶液不宜太深，一般以2～3mm为宜。
电极的转速要适当，太慢时自然对流起主要作用，太快时则会出现湍流，不能得到有效参数。
要求在旋转过程中保证电极表面出现层流状态。
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iL是研究电化学动力学的重要参数。
旋转圆盘电极原理
旋转圆盘电极原理
旋转圆盘电极是一种电化学实验设备，在电化学分析、电化学合成以及电化学能源转化等领域具有广泛的应用。
其原理基于电化学反应与质量传输之间的联合作用，能够有效提高电化学反应的速率和效率。
旋转圆盘电极由一个圆盘形电极和一对参比电极组成，其中圆盘形电极旋转时，可使电解液在电极表面产生对流，从而加快质量传输，提高电子传递速率。
同时，圆盘形电极的旋转还能均匀地分布电解液中的物质，以确保电极表面的反应速率均匀分布。
在电化学分析中，旋转圆盘电极常常用于测定溶液中的电化学响应速率、电催化剂活性以及反应机理等。
在电化学合成中，通过控制旋转圆盘电极的转速，可以调节电化学反应速率，实现高效的电化学合成过程。
在电化学能源转化中，旋转圆盘电极也被广泛用于燃料电池、氢氧化物燃料电池以及电解水产氧等系统中，用于提高反应效率和能量利用率。
总之，旋转圆盘电极通过旋转带动电解液对流，提高质量传输效率，并使电化学反应达到更高的速率和效率。
它在电化学领域的应用广泛，为实现高效电化学反应和能源转化提供了有效的工具。
三电极旋转圆盘电极
三电极旋转圆盘电极三电极旋转圆盘电极（Rotating Disc Electrode，RDE）是一种用于电化学研究的设备，该设备可以使电解液和电极表面的物质均匀地混合，从而获得更准确的测试结果。
下面将详细介绍三电极旋转圆盘电极的结构、工作原理、应用以及一些注意事项。
一、结构三电极旋转圆盘电极一般由圆盘电极、参比电极和工作电极组成。
其中，圆盘电极是一个旋转的圆盘，通常由半透明材料（如玻璃）制成。
圆盘电极的表面通常会涂上一层带有导电性能的薄膜，如金属薄膜或者碳膜，用于连接电路。
参比电极是不动的，通常放置在离圆盘电极较近的位置，用于稳定电位。
工作电极即进行反应的电极，通常也放置在圆盘电极附近，是与实验物质直接接触的一方。
三电极旋转圆盘电极的结构简单，易于处理，使其成为了电化学研究领域（特别是溶解氧、还原性参比等方面）不可缺少的工具。
二、工作原理三电极旋转圆盘电极在实验中能够产生电势和电流的变化，这些变化都是由圆盘电极的旋转所引起的。
圆盘电极的旋转通常采用电机或者气动方式，以达到较高的转速，并确保电极表面与电解液保持稳定的接触。
在实验中，当固定电位的参比电极的电压发生变化时，圆盘电极的电势也会随之变化。
这是因为参比电极与圆盘电极之间是有电流的，这个电流会激发圆盘电极表面的化学反应，并通过电路外的计时电极来显示电势变化。
当圆盘电极不断地旋转时，胶带或气流等因素会将物质推向电极表面，从而在电极表面形成反应，电流的变化也会因此产生。
三、应用三电极旋转圆盘电极主要用于电化学实验和反应研究。
它们在化学陶瓷领域、电池材料研究、电化学传感器等多个领域中都有应用。
在化学陶瓷领域中，三电极旋转圆盘电极被用来研究化学反应在复杂的条件下的速率和动力学模型，以推动材料的研究和开发。
在电池材料研究中，三电极旋转圆盘电极可以用来研究自由基、离子和其他化学组分对电解液中离子交换反应的影响。
此外，三电极旋转圆盘电极还可以用来为电化学传感器的研究和开发提供基础实验数据。
旋转圆盘电极小结
•id=0.62nFA C
•式中：id: 圆盘电应的电子数， /秒
•F: 法拉第常数
•r: 溶液的动力学粘度， /秒
•w: 电极的旋转速度，弧度/秒
•c: 被测离子的浓度
优点：1.浓差极化稳定，极化曲线稳定性好，可以测量比较迅速的电化学反应
旋转圆盘电极定义：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。
2.此种电极可以测定更为复杂的电极过程的电化学参数
3.简化了实验装置
应用：1.测定扩散系数、反应得失电子数、反应物浓度、电镀添加剂的整平作用
2.电极反应动力学参数等方面有广泛的应用
3.判断电极反应控制步骤
4.检测电极反应中间产物
5.在腐蚀及电镀工业中的应用
旋转圆盘电极和旋转环盘电极最新PPT资料
§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
vH()
vr = r wF ( a) （3a）
v rG()
是由圆盘起算的轴向无因次距离：
()1/2 y
v
（3b）
三个函数F() ,G() ,H()
的基本性质可用图表示。
一、旋转圆盘电极上流体的速度分布
三个函数的最重要的性质是：
（1）在圆盘表面（y=0）处，=0, G(0)=1.0, F(0)=H(0)=0。由（3a） 可知，在圆盘表面只有切向流速v=r，而vr和vy均为零，即直接接触 圆盘的液体随圆盘一起旋转。
（2）随着离开圆盘表面距离(y)的增加， G()下降， v随之减小;；
为此曾经设计过各种电极装置和搅拌 方式，其中最常用的是旋转圆盘电极 。 旋 转圆盘电极表面的液相传质动力学的数学 处理较简单，圆盘表面具有均匀的电流分 布是电化学研究中基本的实验方法 。
图表示旋转圆盘电极的结构。
§7.1 旋转圆盘电极
为简化数学处理并能获得均匀的扩散厚度和电流分布要求在旋转时 圆盘电极附近的液体流动满足层流（不出现“湍流”）的条件。为此 从流体动力学考虑整个电极装置的设计做到以下几点：
（3b*）
可见，旋转圆盘电极上边的与离圆盘中心的径向距离r无关，也就是在 整个圆盘表面上的边相同，并随着旋转速度的降低而增大。
二、旋转圆盘电极上的对流扩散方程 为此曾经设计过各种电极装置和搅拌方式，其中最常用的是旋转圆盘电极条件下，增加搅拌速度(转速)对纯扩散步骤控制和由扩散步骤与电化学步骤混合控制的电极过程的影响
鉴于圆盘恒速度旋转时引起的液体流动与坐标 无关，可以把三维（r, ,y） 在0 <
第七章 旋转圆盘电极和旋转环盘电极解析
cR cR
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。
（3.28） （3.28a）
（3.29）
三、旋转圆盘电极上的扩散电流
根据（3.29）式，扩散电流密度的表达式为：
I c nFDO
0 s cO cO
O 2/3 0 s 0.62nFDO v 1/ 6 1/ 2 (cO cO )
0 s nF O 1/ 2 (cO cO )
§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）
§7.1 旋转圆盘电极
为简化数学处理并能获得均匀的扩散厚度和电流分布要求在旋转时 圆盘电极附近的液体流动满足层流（不出现“湍流”）的条件。为此 从流体动力学考虑整个电极装置的设计做到以下几点：
1. 圆盘电极与垂直她的转轴同心具有 很好的轴对称。 2．圆盘电极周围的绝缘层有一定的相 对厚度可以忽略流体动力学上的边缘 效应。 3．电极表面的粗糙度应小于扩散层厚 度。 4．电极转速适当。太慢（<1弧度/秒） 时自然对流有干扰作用，太快时会出 现湍流。 考虑到整个系统的轴对称性，选取三 维圆柱坐标（图3.10）。
旋转圆盘电极和旋转环盘电极
为此曾经设计过各种电极装置和搅拌 方式，其中最常用的是旋转圆盘电极 。 旋 转圆盘电极表面的液相传质动力学的数学 处理较简单，圆盘表面具有均匀的电流分 布是电化学研究中基本的实验方法 。
s O
( cO y
)
y0
1.6D 1O 1/3v1/6 1/2
（3.28） （3.28a）
（3.29）
三、旋转圆盘电极上的扩散电流
根据（3.29）式，扩散电流密度的表达式为：
Ic nFO DcO 0OcO s
0 .6n2 O F 2 /3 v 1 D /61 /2 (c O 0 c O s)
（2）随着离开圆盘表面距离(y)的增加， G()下降， v随之减小;；
r边
H()值逐渐增大，相应的vy随之加快； F()先有所增大，后又逐渐下
降，导致vr出现相应的变化。
（3）在3.6时， F() 和G()均已较小，同时H()的变化趋于平缓。
在0 < 3.6范围内，流体的速度有明显变化，这一区域就称为流体
一、判明电极反应的控制步骤 二、测量扩散系数 三、混合控制 四、测量动力学参数 五、测量反应级数
§7.4旋转圆环--圆盘电极(RRDE)
一、 RRDE的结构 二、 RRDE的工作原理 三、应用
§7.4 旋转圆盘电极
c O 0 c O s ( c y O )y 0 0 .89 (0 .5 3 3 D 3 1 /O 2 4 v 1 /2)1 /8 ( c y O )y 0 0 .6D 2 O 1 /3 1 /2 v 1 /6(cO 0 cO s)
RRDE与RDE技术比较(旋转圆盘圆环电极pine)
RRDE与RDE技术比较（旋转圆盘/圆环电极pine）RRDERotating Ring-Disk Electrodes,旋转圆盘圆环电极（1）RRDE E7R9 318μm——pine环盘间距：318um收集率：37%工作温度：10-25℃盘面积：0.2475CM2环面积：0.1866CM2玻碳盘电极外径：5.61mm铂环外径：7.92mm铂环内径：6.25mm盘材料：玻碳，铂，金等环材料：玻碳，铂，金等RRDE-旋转圆盘圆环电极通过收集盘环电流、电位数据，除了了解盘电极上表征物质的电化学特性，还可通过环收集直接产物开展进一步研究。
可广泛用于氢燃料电池催化剂研究及评价；锂空气电池研究；电化学动力学研究；氧还原反应（ORR）、氧析出反应（OER）研究。
采用外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。
（2）RRDE E7R8 118μm——pine环盘间距：118um收集率：22%工作温度：10-25℃盘面积：0.1642CM2环面积：0.0370CM2玻碳盘电极外径：4.57mm铂环外径：5.38mm铂环内径：4.93mm盘材料：玻碳，铂，金等环材料：玻碳，铂，金等（3）RRDE E6 可换盘材质：GC，AU，PT等工作温度：10-25℃盘电极直径：5.0mm电极外径：15mmPINE旋转圆盘电极采用优质材料，密度均匀，化学性能稳定，辅以精密加工工艺，保证每支电极具有同等特性。
E6 可换盘旋转圆盘电极通过独特的U-CUP，让用户自行置入圆盘，可以有效降低使用成本，并可由用户自行选择盘电极材料，拓展研究范围。
采用外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。
（4）RRDE E6 高温材质：GC，AU，PT等工作温度：80℃盘电极直径：5.0mm电极外径：15mmPINE旋转圆盘电极采用优质材料，密度均匀，化学性能稳定，辅以精密加工工艺，保证每支电极具有同等特性。
E6旋转圆盘电极，采用PEEK材料封装，能在高温（80℃以下）环境工作。
旋转圆盘电极 pine
旋转圆盘电极（Pine Modulated Speed Rotator）型号：MSR品牌：美国PINE产地：美国仪器简介配合PINE著名的旋转圆盘或旋转圆盘圆环电极，与电化学工作站联用，广泛用于化学电源、电镀、金属腐蚀等应用领域和电化学技术研究。
典型应用包括：氢燃料电池催化剂研究及评价；锂空气电池研究；电化学动力学研究；氧还原反应（ORR）、氧析出反应（OER）研究；缓蚀剂评价及研究；金属材料腐蚀电位研究等。
PINE的旋转圆盘圆环装置及电极是目前国际上电化学领域应用最为广泛的产品，在众多论文中被提及，其优异的性能可以保证实验结果的客观性和稳定性。
技术参数转速：50-10000rpm，电机功率0.02马力,采用银碳刷接触连接控制：分体控制，可拆式结构，方便置入手套箱。
具有信号输入/输出接口，可通过输入外部信号（来自电化学工作站）控制转速；可将转速信号输出至测试设备（示波器）或用来控制其它设备防爆：最新防爆设计，保证人身与设备安全旋转杆：长度170mm 外径：15mm，适用于各种电解池，方便与其它仪器联用,还有不同型号旋转杆供不同研究使用盘电极：外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。
有特氟龙与PEEK两种材料，适应不同应用。
盘电极直径：5.0mm，电极外径：15mm盘环电极：外螺纹设计，接触更好，信号传输稳定。
有特氟龙与PEEK两种材料，适应不同应用。
盘环间隙<=320μm。
盘环尺寸精度：0.01mm。
盘直径：5.61mm，环内径：6.25mm，环外径：7.92mm电解池：用户可选用标准电解池或自行设计服务：提供原厂认可的安装、培训服务主要特点MSR电极旋转装置的产品型号为AFMSRCE，是PINE公司大众化的产品。
其转速为LED显示，通过LED下面的旋钮，可以调节转速，调节范围为50到10,000 RPM，显示误差为1%。
面板上还带一个电压信号输出接口，外接电压表或数据采集系统，就可以显示电压信号的变化。
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旋转圆盘电极使用经验分享
1.磨圆盘电极
环氧树脂板上黑色的抛光布+氧化铝粉+酒精注意单方向抛光（如顺时针）电极面与抛光布水平，否者抛光布容易损坏，抛至镜面超声烘干
2.工作电极制备
粘稠浆料直接刷在玻碳电极上，干燥
3.配电解液+固定参比电极和对电极（手套箱内完成）
用所需大小的锂片沾至泡沫镍上做参比电极和对电极，用密封胶带封死；提前配所需浓度的电解液，倒入电解杯（约20ml）用密封胶带将其他口封住
4.测试
建议：每测一组数据前都通氧气15Min左右，最好每测一组数据换一次工作电极
选3电极体系，根据图示连接，测cv，lsv如下图所示：
具体分析如下：
A，对同一工作电极做多次循环
一般第一次的循环伏安曲线比较漂亮，（注意选择电流范围）随次数增加电流密度降低，原因：氧气的消耗（测试中不通氧气的）；放电产物对电极的钝化；对氧化峰的影响较大。
B．不同转速下的循环伏安
基本上跟文献上的差不多吧。