电化学阻抗及应用汇总
合集下载
相关主题
- 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)。
电化学阻抗及应用
主讲人：
目录
电化学
阻抗应 电化学阻 用领域 抗的定义
应用前 景及展 望
电化学阻抗
阻抗(electrical impedance) 是电路中电阻、电感、电容对 交流电的阻碍作用的统称。
电化学阻抗谱
电化学阻抗( Electrochemical impedance spectrosco-py ,EIS)早期被称为交流阻抗( AC impedance) ,其主要过程为在一定电位或电流下对 研究体系施加一小振幅正弦交变扰动信号 ,收集对 应的电流( 或电位) 响应信号,最终得到体系的阻抗 谱或导纳谱 ; 然后根据数学模型或等效电路模型对 阻抗谱或导纳谱进行分析 、拟合,以获得体系内部 的电化学信息。
1.3 半导体材料
➢ 电化学阻抗谱主要是用来研究材料中电子传递 及复合过程电化学阻抗谱能够有效地分析复杂电 极反应的机理和动力学信息
➢ 可以得到电解液/界面处的电荷转移电阻等信 息,综述了半导体/电解液的界面性质以及电化学 反应机理 。
1.4 其他材料
多晶固 • 了解固体的微结构
体
陶瓷材 • 通过电化学阻抗谱了解阻抗产生的原因
2.1 免疫生物传感器
免疫传感器的识别元件一般为抗原或抗体。抗 原、 抗体可通过各种方法被固定于电极表面, 无论 何种方法, 只要使电极表面双电层或电荷传递电阻 发生变化, 都能在 EIS 中反映出来。
就抗原、 抗体而言, 它们都是带有电荷的生物 分子。当其中一种在电极表面固定, 必将因其自身 的电学性质而改变电极表面原有的电学状态。
料
• 研究固体电解质中导电离子的导电机理以及固体电解质
固体电 解质
参与的电化学过程
百度文库
• 选择合适的等效电路结合阻抗谱并与材料的微结构相联系,可以
水泥混 凝
得到材料的孔隙率 、平均孔径、孔隙溶液中的离子浓度以及水
土 泥浆体的水化度等信息
2.
免疫生物
传感器
酶传感 器
生物传感 器研究中
应用
DNA生 物传感器
➢ 以酶为识别元件, 发生酶促反应生成可转导信 号。在此途径中, 无论是酶的固定、 酶催化的氧 化还原过程或是最后产物的形成, 都会使载体表面 的电学性质发生变化。这一特性使 EIS 技术成为 分析传感器酶促反应的一种有效简便的方法。
3.
正极材料的研究 负极材料的研究
锂离子电池 研究应用
电解质的研究
全电池性能研究
应用前景及展望
• 测量时间过长使结果不准确 • 大部分都着重于研究相对宏观的特性 • 电化学阻抗谱技术存在着复杂电化学阻抗谱的分析与解释
比较困难 • 等效电路模型没有唯一性等缺点
应用前景及展望
虽然有着种种不足, 但这些只是事物发展的必 经之路, 是其发展的动力和方向, 并不妨碍 EIS 在传 感器研究中发挥的独特和显著的作用。可以预料的 是, 随着科学技术的发展, 对 EIS 的理论认识将会越 来越深入, 其应用也必将越来越广泛。
thanks
应用领域
材料的研究 生物传感器的研究 锂离子电池的研究
1. 材料研究中的应用
金属材 料腐蚀 与防护
聚合物 复合材
料
半导体 材料
其他材 料
1.1 金属材料与防护研究
缓蚀剂 研究
得到极化电阻、双电层电 容、缓蚀效率
钝化膜的 形成与破 坏研究
判断钝化膜的表面覆盖率 以及膜层厚度
1.2 金属/聚合物复合材料
➢ 利用电化学阻抗谱可以在不同频率段 获得溶液电阻、涂层电阻、涂层电容、 界面反应电阻、界面双电层电容等与涂 层性能及涂层破坏过程有关的信息 。
➢ 电化学阻抗谱信号,因此不会对涂层 造成损害,可以对涂层体系采用小振幅的 扰动进行多次测量。电化学阻抗谱可以 用来研究有机涂层体系的降解失效过程 、 有机涂层的防腐蚀效果以及有机涂层中 的离子扩散等问题 。
2.2 DNA生物传感器
DNA 是一种带负电荷的生物分子, DNA 单链或 双链附着于电极表面可使电极表面出现负电荷层。 EIS 技术不仅可以检测 DNA 杂交信号, 在一些信号 放大技术的支持下甚至可以检测单个碱基变异或错 配的杂交信号。
2.3 酶传感器
➢ 常见的酶传感器有酶电极、 酶热敏电阻, 以 及SPR 生物传感器等。
主讲人：
目录
电化学
阻抗应 电化学阻 用领域 抗的定义
应用前 景及展 望
电化学阻抗
阻抗(electrical impedance) 是电路中电阻、电感、电容对 交流电的阻碍作用的统称。
电化学阻抗谱
电化学阻抗( Electrochemical impedance spectrosco-py ,EIS)早期被称为交流阻抗( AC impedance) ,其主要过程为在一定电位或电流下对 研究体系施加一小振幅正弦交变扰动信号 ,收集对 应的电流( 或电位) 响应信号,最终得到体系的阻抗 谱或导纳谱 ; 然后根据数学模型或等效电路模型对 阻抗谱或导纳谱进行分析 、拟合,以获得体系内部 的电化学信息。
1.3 半导体材料
➢ 电化学阻抗谱主要是用来研究材料中电子传递 及复合过程电化学阻抗谱能够有效地分析复杂电 极反应的机理和动力学信息
➢ 可以得到电解液/界面处的电荷转移电阻等信 息,综述了半导体/电解液的界面性质以及电化学 反应机理 。
1.4 其他材料
多晶固 • 了解固体的微结构
体
陶瓷材 • 通过电化学阻抗谱了解阻抗产生的原因
2.1 免疫生物传感器
免疫传感器的识别元件一般为抗原或抗体。抗 原、 抗体可通过各种方法被固定于电极表面, 无论 何种方法, 只要使电极表面双电层或电荷传递电阻 发生变化, 都能在 EIS 中反映出来。
就抗原、 抗体而言, 它们都是带有电荷的生物 分子。当其中一种在电极表面固定, 必将因其自身 的电学性质而改变电极表面原有的电学状态。
料
• 研究固体电解质中导电离子的导电机理以及固体电解质
固体电 解质
参与的电化学过程
百度文库
• 选择合适的等效电路结合阻抗谱并与材料的微结构相联系,可以
水泥混 凝
得到材料的孔隙率 、平均孔径、孔隙溶液中的离子浓度以及水
土 泥浆体的水化度等信息
2.
免疫生物
传感器
酶传感 器
生物传感 器研究中
应用
DNA生 物传感器
➢ 以酶为识别元件, 发生酶促反应生成可转导信 号。在此途径中, 无论是酶的固定、 酶催化的氧 化还原过程或是最后产物的形成, 都会使载体表面 的电学性质发生变化。这一特性使 EIS 技术成为 分析传感器酶促反应的一种有效简便的方法。
3.
正极材料的研究 负极材料的研究
锂离子电池 研究应用
电解质的研究
全电池性能研究
应用前景及展望
• 测量时间过长使结果不准确 • 大部分都着重于研究相对宏观的特性 • 电化学阻抗谱技术存在着复杂电化学阻抗谱的分析与解释
比较困难 • 等效电路模型没有唯一性等缺点
应用前景及展望
虽然有着种种不足, 但这些只是事物发展的必 经之路, 是其发展的动力和方向, 并不妨碍 EIS 在传 感器研究中发挥的独特和显著的作用。可以预料的 是, 随着科学技术的发展, 对 EIS 的理论认识将会越 来越深入, 其应用也必将越来越广泛。
thanks
应用领域
材料的研究 生物传感器的研究 锂离子电池的研究
1. 材料研究中的应用
金属材 料腐蚀 与防护
聚合物 复合材
料
半导体 材料
其他材 料
1.1 金属材料与防护研究
缓蚀剂 研究
得到极化电阻、双电层电 容、缓蚀效率
钝化膜的 形成与破 坏研究
判断钝化膜的表面覆盖率 以及膜层厚度
1.2 金属/聚合物复合材料
➢ 利用电化学阻抗谱可以在不同频率段 获得溶液电阻、涂层电阻、涂层电容、 界面反应电阻、界面双电层电容等与涂 层性能及涂层破坏过程有关的信息 。
➢ 电化学阻抗谱信号,因此不会对涂层 造成损害,可以对涂层体系采用小振幅的 扰动进行多次测量。电化学阻抗谱可以 用来研究有机涂层体系的降解失效过程 、 有机涂层的防腐蚀效果以及有机涂层中 的离子扩散等问题 。
2.2 DNA生物传感器
DNA 是一种带负电荷的生物分子, DNA 单链或 双链附着于电极表面可使电极表面出现负电荷层。 EIS 技术不仅可以检测 DNA 杂交信号, 在一些信号 放大技术的支持下甚至可以检测单个碱基变异或错 配的杂交信号。
2.3 酶传感器
➢ 常见的酶传感器有酶电极、 酶热敏电阻, 以 及SPR 生物传感器等。