电化学工作站测极化曲线
第二章稳态极化曲线的测量和应用
通过测量磁学 器件在不同磁 场下的稳态极 化曲线，可以 研究其磁滞回 线、磁矫顽力
等特性。
稳态极化曲线 还可以用来研 究磁学器件的 磁畴结构、磁 畴壁运动等微 观磁学现象。
磁学器件的稳 态极化曲线在 磁存储器、磁 传感器等领域 具有重要应用
价值。
在电感器型传感器件中的应 用
稳态极化曲线在电容器型传 感器件中的应用
温度：温度对稳态 极化曲线有显著影 响，温度升高会使 曲线向正电极电位 移动。
电解液浓度：电解 液浓度对稳态极化 曲线有较大影响， 浓度增大会使曲线 向负电极电位移动。
电极材料：不同电 极材料的稳态极化 曲线存在差异，因 为不同材料的电化 学性质不同。
电流密度：电流密 度对稳态极化曲线 有明显影响，电流 密度增大会使曲线 向上移动。
数据可视化：将处理后的数据绘 制成图表，便于观察和分析
误差来源：设备精度、环境因素、人为操作等 误差分析：对实验数据进行统计分析，识别误差来源 精度提高：采用高精度设备、优化实验条件、提高操作技能等 重复实验：对同一组数据进行多次测量，取平均值以减小误差
实验数据的获取 方式
数据处理的方法 和步骤
在电阻型传感器件中的应用
在其他类型传感器件中的应 用
经典理论模型定 义
稳态极化曲线的 数学表达式
稳态极化曲线与 电极电位的关系
经典理论模型的 适用范围和局限 性
简介：量子理论模型是稳态极化曲线理论模型的基础，它描述了电子在电场中的行为。
计算方法：基于量子力学原理，通过求解薛定谔方程来计算电子的能级和波函数，进一步 得到稳态极化曲线。
挑战与机遇：虽然新材料和新效应的探索为稳态极化曲线带来了新的机遇，但同时也面临着实 验技术、理论模型等方面的挑战。
金属极化曲线测定及机理分析
金属极化曲线测定及机理分析一、实验目的1. 了解测定金属极化曲线的意义和方法。
2. 了解自腐蚀电势、自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等概念以及它们的测定方法。
3. 了解电化学保护的概念、种类及其意义。
4. 了解CHI电化学工作站基本工作原理，掌握其使用方法。
二、基本原理将一种金属(电极)浸在电解液中，在金属与溶液之间就会形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。
当有外加电流通过此电极(电解)时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。
如果电极为阳极，则电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。
令：(16.1)图16.1 典型的阴、阳极极化曲线对于可逆电极，即为平衡电极电位; 对于不可逆电极，为系统达到稳态时的电极电位，即稳态电极电位，或称自腐蚀电位。
习惯上将电极电流密度为i 时对应的电极电位与平衡电极电位之差定义为在该电流密度时的过电位，用符号表示。
并规定阴、阳极的过电位均为正。
根据上述定义，可以分别写出阴、阳极的过电位计算公式为：过电位是一个很重要的电化学参量。
例如在金属电沉积中，析出金属的过电位越小，消耗的电能也就越少。
在电解提纯工艺中，往往借助改变析出金属的过电位，来改变金属的析出顺序，从而获得所需的金属，达到提纯的目的。
如前所述，过电位的大小与流经电极的电流密度有关，电极电位(或过电位)与电流密度的关系曲线称为极化曲线。
图16.1是一种典型的极化曲线。
随着电流密度的增加，电极电位将越来越偏离平衡电位，亦即过电位将越来越大。
极化曲线还常用半对数座标表示，如图16.2 所示。
考察图16.2 可知，当电流密度较大时，过电位与电流密度的对数成线性关系，即：式(16.4)，式(16.5) 均称为塔菲尔(Tafel)公式。
图16.2 半对数极化曲线示意图事实上，对于任一电极总是同时存在着两个共轭反应(也可存在两对或两对以上的反应)，一是还原反应：(16.6)与之相对应的共轭反应是氧化反应：(16.7)式中o为氧化态；R 为还氧态。
稳态极化曲线的测定方法
稳态极化曲线的测定方法
稳态极化曲线是电化学实验中常用的实验方法之一，可以用来研究金属材料的耐蚀性、腐蚀行为等。
下面将介绍稳态极化曲线的测定方法。
1. 实验装置
稳态极化曲线实验装置通常包括：电化学工作站、三电极系统、参比电极、工作电极和计时器等设备。
2. 实验步骤
（1）准备工作电极：选用待测金属并将其打磨至表面光滑，然后放入实验槽中，接好电缆。
（2）加入电解液：向实验槽中加入电解液，确保液面高度足够覆盖工作电极，同时参比电极要浸没在电解液中。
（3）电极极化：以一定的速度改变工作电极的电势，记录下电势和电流的变化。
（4）绘制稳态极化曲线：将电势与电流的数据绘制成稳态极化曲线。
3. 实验注意事项
（1）电解液的选取：应根据待测金属的化学性质和实验目的选择合适的电解液。
（2）电极的放置：工作电极应放在电解液中心，避免与实验槽壁接触。
（3）电极的铺设：参比电极在实验槽中的铺设应尽可能贴近工作电极，以提高实验的精度。
（4）测量稳态极化曲线时，要保证电势的改变速度适当，过快或过慢都会影响实验结果的准确性。
综上所述，稳态极化曲线的测定方法是通过改变工作电极的电势，记录下电势和电流的变化，绘制出稳态极化曲线。
在实验过程中需要注意电解液的选取、电极的放置和铺设以及电势的改变速度等因素，以保证实验结果的准确性。
电化学实验教学中极化曲线的测量与应用
电化学实验教学中极化曲线的测量与应用作者：杨余芳来源：《教育教学论坛》 2017年第7期摘要：采用三价铬溶液体系，设计了线性扫描伏安法实验。
介绍了极化曲线的测定和实验数据的处理方法，确定了三价铬还原的活化能、交换电流密度和电子交换系数。
阐明了极化曲线的作用及其与电化学反应活化能、动力学参数的关系。
一、前言电化学课程理论性强，难度大。
通过实验，可加深学生对电化学理论的理解、熟练基本操作、掌握基本方法，培养严谨求实的作风和动手能力。
电化学研究方法较多，而极化曲线的测定是研究电极过程的基本方法[1]。
本文以Cr3+的电沉积为例，设计了线性扫描伏安法实验，采用电化学工作站进行测量。
通过实验数据处理，加深学生对线性扫描法的特点和基本原理的理解，掌握极化曲线的定量分析和线性扫描伏安法实验技巧。
二、基本原理1.极化曲线。
电流密度与电势的关系曲线即极化曲线，通过极化曲线可求得某一电流密度下的超电势，了解电势随电流密度的变化规律，反映电极电位与电化学反应速度的关系。
通过极化率Δφ/Δi可衡量极化的程度、判断电极反应的难易。
极化率越小，电极反应越容易进行。
通过极化曲线的数据处理，可获得重要的动力学参数，比如交换电流密度、电子传递系数、电化学反应级数和活化能等。
在电化学工业生产中，通过对稳态极化曲线的测定，可确定电镀液的最佳配方、最佳工艺条件及添加剂的适宜浓度。
测量极化曲线，需在电极上施加一个随时间发生线性变化的动电位，电极电位随时间发生连续的线性变化，用线性方程表示为：2.活化能。
通过活化能可判断电极反应是属于扩散控制还是电化学反应控制。
当电化学反应受扩散步骤控制时，反应速度的温度系数较小，活化能较低，为12～16kJ/mol；当电化学反应为控制步骤时，电化学反应速度的温度系数较大，活化能较大，通常大于40kJ/mol。
电化学反应活化能用Arrhenius公式计算：a与电极材料及表面状态、电解液组成及温度有关，b与电化学反应机理有关。
实验二 铁的极化曲线的测定
实验二铁的极化曲线的测定实验二铁的极化曲线的测定一、实验目的1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。
通过测定Fe在H2SO4、HCl溶液中的阴极极化、阳极极化曲线，求得Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。
2、了解Cl-离子，缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。
3、讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、实验原理1、铁的极化曲线：金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
例如Fe →Fe2++2e (1)2H++2e →H2(2) Fe将不断被溶解，同时产生H2。
Fe电极和H2电极及H2SO4溶液构成了腐蚀原电池，其腐蚀反应为：Fe+2H+→ Fe2++H2(3)这就是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。
当电极不与外电路接通时，其净电流为零。
即I corr=I Fe=-I H≠0。
图1中ra为阴极极化曲线。
当对电极进行阴极极化，即加比Ecorr更负的电势，反应(1) 被抑制，反应(2)加速，电化学过程以H2析出为主，这种效应称为“阴极保护”。
塔菲尔(Tafel)半对数关系，即：图1中ab为阳极极化曲线。
当对电极进行阳极极化时，即加比Ecorr更正的电势，则反应(2) 被抑制，反应(1) 加速，电化学过程以Fe溶解为主。
符合公式：2、铁的钝化曲线：abc段是Fe的正常溶解，生成Fe2+，称为活化区。
cd段称为活化钝化过渡区。
de段的电流称为维钝电流，此段电极处于比较稳定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成FeSO4沉淀层，阻滞了阳极反应，由于H+不易达到FeSO4层内部，使Fe表面的pH增大，Fe2O3、Fe3O4开始在Fe表面生成，形成了致密的氧化膜，极大地阻滞了Fe的溶解，因而出现钝化现象。
ef段称为过钝化区。
图3中W表示研究电极、C表示辅助电极、r表示参比电极。
参比电极和研究电极组成原电池，可确定研究电极的电位。
辅助电极与研究电极组成电解池，使研究电极处于极化状态。
电化学极化曲线
电化学极化曲线简介电化学极化曲线是描述电化学过程中电流和电位之间关系的一种图形。
通过测量电流与电位的关系，可以了解电化学反应的动力学特征和反应机理，以及材料的电化学性能。
本文将介绍电化学极化曲线的基本概念、测量方法以及常见的应用领域。
基本概念电化学极化电化学极化是指当在电化学系统中施加外加电位时，产生的电流不等于零的现象。
这种不平衡主要由两种极化机制引起：电解液溶液中的浓度极化和电极的电化学极化。
电化学极化曲线电化学极化曲线是描述电流和电位之间关系的图形。
通常，电位在横坐标上，而电流在纵坐标上。
极化曲线可以通过在实验中测量不同电位下的电流得到。
测量方法三电极系统电化学极化曲线的测量通常使用三电极系统，包括工作电极、参比电极和计数电极。
工作电极是进行电化学反应的电极，参比电极用作测量电位的基准，而计数电极用于测量电流。
电化学极化曲线实验装置电化学极化曲线的实验装置通常包括电化学池、电位控制器和电流计。
电化学池用于容纳电解液和电极，而电位控制器则用于调整施加在工作电极上的电位，电流计用于测量电流。
测量步骤1.准备实验装置，并将工作电极、参比电极和计数电极正确连接。
2.添加适量的电解液到电化学池中，并将电化学池密封好。
3.设置电位控制器施加一定的电位，然后测量电流。
4.逐渐增加（或减小）电位值，并记录对应的电流值。
5.根据测量结果绘制电化学极化曲线。
应用领域腐蚀研究电化学极化曲线可以用于研究材料在不同环境中的耐腐蚀性能。
通过测量极化曲线，可以评估材料的腐蚀速率以及选择防腐蚀措施。
电池和燃料电池研究电池和燃料电池的性能评估和优化通常需要测量电化学极化曲线。
通过观察极化曲线的形状和斜率，可以了解电池的动力学特性和能量转化效率。
金属材料表面处理在金属材料表面处理过程中，电化学极化曲线可以用于评估表面处理的效果。
通过测量极化曲线，可以了解表面处理对材料耐蚀性和表面质量的影响。
结论电化学极化曲线是研究电化学反应和材料的电化学性能的重要工具。
理想极化曲线和实测极化曲线
理想极化曲线和实测极化曲线导言极化曲线是电化学实验中常用的一种实验方法，用于表征电化学电极的电化学性质。
理想极化曲线是在理想条件下通过计算得到的曲线，而实测极化曲线是实际实验测量得到的曲线。
本文将详细解释理想极化曲线和实测极化曲线的概念、原理、实验方法和应用，并通过实例加以说明。
理想极化曲线理想极化曲线是在假设电化学电极满足一定条件下通过计算得到的曲线。
它通常由两个部分组成：极化曲线和Tafel曲线。
极化曲线极化曲线是电化学反应过程中电极电位随电流密度变化的曲线，通常以电位为横坐标，以电流密度为纵坐标。
理想极化曲线可以通过计算得到，其中主要包含两个重要参数：开路电位和极化电流密度。
开路电位是极化曲线与电位轴的交点，反映了电极表面的电化学活性。
极化电流密度则是极化曲线降至负饱和值（忽略质子活化）时的电流密度，用于衡量电极材料的电化学反应活性。
Tafel曲线Tafel曲线是描述电化学反应速率与电极电位之间关系的曲线，它是理想极化曲线的一部分。
Tafel曲线可以通过实验测量得到，其斜率给出了电极反应的速率常数。
在Tafel曲线中，通常存在两个部分：阳极Tafel曲线和阴极Tafel曲线。
阳极Tafel曲线描述了阳极反应速率与阳极电位之间的关系，阴极Tafel曲线描述了阴极反应速率与阴极电位之间的关系。
实测极化曲线实测极化曲线是通过实际电化学实验测量得到的曲线，它反映了电化学电极在实验条件下的电化学性质。
实测极化曲线的形状和理想极化曲线通常是相似的，但具体参数可能会有差异。
实验方法为了测量实测极化曲线，需要进行电化学实验，并且需要注意以下几点。
首先，选择合适的工作电极和参比电极。
工作电极是被测量的电极，参比电极具有稳定的电位，用于测量工作电极的电位。
其次，控制实验条件，如温度、溶液浓度、电解质种类等。
保持实验条件的一致性，可以减小实测极化曲线的误差。
然后，通过改变工作电极的电位，测量电流密度，并记录测得的数据。
阳极极化曲线的测定与分析
三、实验设备及材料
IM6ex电化学工作站， 饱和甘汞电极，铂电极， 硫酸溶液（10％），硫酸溶液（10％）+硫尿， 盐桥+鲁金毛细管， 试件固定夹具， 电解池， 金相试样磨光机，砂纸， 碳钢、不锈钢试件（如10×10电流档应从高到低选择，否则实验数据 会溢出。
思考题
1. 什么叫恒电位法？什么叫恒电流法？测定可钝 化金属的阳极极化曲线时必须采用那种方法， 为什么？
2. 如何判断阴极极化与阳极极化？ 3. 测量极化曲线时，为什么要选用三电极电解
池？能否选用二电极电解池测量极化曲线，为 什么？ 4.使用电化学测量系统有哪些注意事项？
若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再 用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的 腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。
用恒电流法测不出上述曲线的BCDE段。在 金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂 的变化，电极电位成为电流密度的多值函 数，因此当电流增加到B点时，电位即由B 点跃增到E点，金属进入了过钝化状态，反 映不出金属进入钝化区的情况。由此可见， 只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极 化曲线。
参比电极
研究电极 辅助电极
图2 实验装置示意图
接线说明：红线夹头接辅助电极 兰线夹头接参比电极 黄黑双线接研究电极
表1 实验数据记录表
致钝电流 维钝电流
I /?A
I /?A
维钝电位范围
? /mV
IM6ex电化学工作站使用方法
接通电源，打开电源开关，开机进入 Thales界面； 单击E/I图标，然后选择电极连接方式； 设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程 等； 单击开始即可 保存数据，输出曲线图。
极化曲线的测定与分析
极化曲线的测定与分析极化曲线是指在电化学反应中，电极电势随着电流密度的变化而发生的变化规律，是研究电极反应动力学和电化学测量的基础。
极化曲线的测定和分析是电化学实验中的一项重要内容。
测定方法1. 构建电化学池：将工作电极和参比电极用电极线连接起来，并将它们放置在电解液中，形成电化学池。
2. 测量参比电极的电位：使用电位计对参比电极进行电位测量，并将参比电极作为电位的基准来测量工作电极的电势差。
3. 测量工作电极的电势差：在电极上施加一个小的电压，然后通过电位计测量电极上的电势差，以确定电势差和电流密度之间的关系。
在测量中应尽量控制电极的电流密度，因为过大的电流密度会使电极受到极化和电化学反应速率增加，导致实验结果出现误差。
4. 计算电极反应的动力学参数：在测定的极化曲线中，可以根据电极电势的变化来计算电极反应的动力学参数，如电极动力学参数、反应速率常数等。
这些参数对于优化电化学反应条件、设计电化学反应器和研究电化学反应机理都有重要的实际应用。
分析方法1. 极化曲线分析法：将极化曲线按照电势和电流密度的变化趋势进行分析，可判断电极反应的状态，包括电极未极化状态、极化状态和过极化状态。
在极化状态下，电极电势始终低于理论电势，电极表面存在大量的无法逆反应的电荷，电极反应速率与电流密度成非线性关系。
2. 填充曲线分析法：在填充曲线中，电极电位随着电流密度的增加而上升，然后在某一电流密度上达到峰值，再随着电流密度的增加而下降。
通过分析填充曲线，可以确定电极反应的动力学参数，如电极氧化还原反应的标准电位、反应速率常数、传递系数等。
3. 动力学分析法：动力学分析法是通过测量电极电势与时间的变化来研究电极反应的速率和机制。
在实验中，通过改变反应物浓度、电极的表面积和温度等条件，探究电极反应速率的变化规律，确定电极反应的反应级数、反应速率常数和反应机理等。
应用电化学测试实验
四、 实验结果与讨论
1. 添加剂用量对极化曲线的影响： 不同用量下的极化曲线，分析添加剂的加入对
镀层外观、性能的影响。 将5条曲线叠加对比分析
2. 锌镀层质量与极化曲线的关系： 主要观察表面外观状态对镀层质量的影响，
可通过极化曲线形式来体现
实验四 循环伏安曲线的测定
一、实验目的 1. 掌握电化学工作站测定循环伏安的使用方法； 2. 了解循环伏安法的基本原理及其在电化学研究 中的应用，学会分析循环伏安曲线图； 3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。
采用工业级原料，称量质量偏上限； 施镀（1A/dm2、10min），获得整片全光亮镀层为合格
2. 用铜库仑计法测定镀锌溶液的阴极电流效率：
➢ 配制400 mL镀锌溶液和400 mL铜库仑计溶液；
➢ 按试验装置图（图4.1）接线；
➢ 将用分析天平(0.1mg感量)称取铜阴极和锌阴极质量；
➢ 按阴极面积计算试验电流，电流密度为2 A/dm2，电镀时间
二、实验原理
电化学法是一种简单而有效的方法。制备时常 采用三电极系统，即工作电极(W)、对电极(C)与 参比电极（R）。工作电极一般用贵金属或碳类 材料制作，铂和甘汞电极可分别作为对电极和参 比电极。制备时可采用不同波型的电压或电流作 为激励信号，可采用循环伏安法、恒电位法和恒 电流法。
三、实验要求
内孔法是采用有内孔的圆管做镀件，用一定的方法 进行电镀，镀完后观察圆管内壁镀层的长度来评定镀 液覆盖能力的优劣。
三、实验内容
1. 酸性氯化钾光亮镀锌液的配制：
按配方的含量范围称取ZnCl2、KC1 并加水溶解（体积控 制在300~400mL） → 另取一烧杯，称取H3BO3，加200 mL水 并加热溶解 → 将完全溶解的H3BO3溶液倒入ZnCl2、KC1混合 液中搅拌均匀 → 加1~2克活性炭颗粒进行加热搅拌，时间 30min → 过滤 → （预留250mL空白液，做实验十四故障分 析实验） → 加入15mL NDZ-1添加剂，加水至1000mL备用。
阳极极化曲线实验报告
阳极极化曲线实验报告阳极极化曲线实验报告引言：阳极极化曲线实验是一种常见的电化学实验方法，用于研究金属在电化学腐蚀过程中的行为。
通过测量阳极电流与阳极电位之间的关系，可以了解金属的耐蚀性和腐蚀速率。
本实验旨在通过测量不同金属在不同电位下的阳极电流，探究金属的耐蚀性差异。
实验方法：1. 实验材料准备：本实验选取了铝、铜和铁三种金属作为实验材料。
将这三种金属切割成片状，并用砂纸打磨表面，以确保金属表面的光洁度。
2. 实验仪器准备：实验所需仪器包括：电化学工作站、电化学池、参比电极、阳极电流检测电极、电位扫描电极和数据采集系统。
3. 实验步骤：a. 将电化学池中的电解液（如盐酸）加热至适宜温度，并保持恒温。
b. 将实验材料片依次放入电化学池中，确保每块材料片的表面都与电解液充分接触。
c. 将阳极电流检测电极和电位扫描电极分别连接到电化学工作站上，并将参比电极插入电解液中。
d. 在电化学工作站上设置实验参数，如电位范围和扫描速率。
e. 开始实验，记录不同电位下的阳极电流。
实验结果：将实验数据进行整理和分析后，得到了以下结果：1. 阳极极化曲线图：通过绘制不同金属在不同电位下的阳极电流与电位之间的关系曲线，得到了阳极极化曲线图。
曲线的形状和趋势反映了金属的耐蚀性和腐蚀速率。
在曲线中，存在两个重要参数：极化电流密度和极化电位。
2. 极化电流密度：极化电流密度是指单位面积上的阳极电流。
通过实验数据计算得到不同金属的极化电流密度，可以比较它们的耐蚀性。
结果显示，铝的极化电流密度最小，说明铝具有较好的耐蚀性；铜的极化电流密度次之；而铁的极化电流密度最大，表明铁的耐蚀性相对较差。
3. 极化电位：极化电位是指金属表面的电位与标准电极之间的差值。
通过实验数据计算得到不同金属的极化电位，可以了解金属在不同电位下的腐蚀行为。
结果显示，铝的极化电位最高，说明铝的腐蚀速率较慢；铜的极化电位次之；而铁的极化电位最低，表明铁的腐蚀速率较快。
极化曲线实验内容
应用电化学实验本课程安排4个综合实验，每个实验4个学时，共16个学时，按照10人一组分别进行。
自编实验讲义。
实验仪器有：分析天平；直流稳压稳流电源；电化学工作站；恒温水浴；饱和甘汞电极；鲁金毛细管；H 型电解槽；Pt 电极；电解槽；赫尔槽；电力搅拌器、磁力搅拌器；pH 计。
实验1：极化曲线的测定实验内容：测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。
一、 实验目的1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。
2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法，学会从极化曲线上分析电极过程特征。
2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。
3.学会数据的分析和处理。
二、 实验原理研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。
电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。
极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系，从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势（超电势），看出不同电流密度时电势变化的趋势，直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。
在某一电流密度下极化曲线的斜率i ∆∆ϕ称为极化度（极化率），极化度的大小可以衡量极化的程度，判断电极过程的难易。
极化度小，电极过程容易进行；极化度大，电极过程受到较大阻碍而难以进行。
从极化曲线还可求电极过程动力学参数，如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数；还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。
被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。
随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示：Vt i +=ϕϕ；其中：ϕ——扫描电位，t ——扫描时间，V ——扫描速度，i ϕ——扫描起点电位。
常以研究电极相对于参比电极的开路电位作为扫描的起点电位。
扫描电位与时间的关系如图1所示。
图1 电位与时间的关系三、实验仪器、测量线路及试剂1. 实验主要仪器：电化学工作站、计算机、H电解槽，铜丝电极（研究电极），箔片（辅助电极），饱和甘汞电极（参比电极）、Luggin毛细管。
电化学实验教学中极化曲线的测量与应用
电化学实验教学中极化曲线的测量与应用作者：杨余芳来源：《教育教学论坛》2017年第07期摘要：采用三价铬溶液体系，设计了线性扫描伏安法实验。
介绍了极化曲线的测定和实验数据的处理方法，确定了三价铬还原的活化能、交换电流密度和电子交换系数。
阐明了极化曲线的作用及其与电化学反应活化能、动力学参数的关系。
关键词：极化曲线；线性扫描；电化学实验中图分类号：O646.54 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）07-0276-03一、前言电化学课程理论性强，难度大。
通过实验，可加深学生对电化学理论的理解、熟练基本操作、掌握基本方法，培养严谨求实的作风和动手能力。
电化学研究方法较多，而极化曲线的测定是研究电极过程的基本方法[1]。
本文以Cr3+的电沉积为例，设计了线性扫描伏安法实验，采用电化学工作站进行测量。
通过实验数据处理，加深学生对线性扫描法的特点和基本原理的理解，掌握极化曲线的定量分析和线性扫描伏安法实验技巧。
二、基本原理1.极化曲线。
电流密度与电势的关系曲线即极化曲线，通过极化曲线可求得某一电流密度下的超电势，了解电势随电流密度的变化规律，反映电极电位与电化学反应速度的关系。
通过极化率Δφ/Δi可衡量极化的程度、判断电极反应的难易。
极化率越小，电极反应越容易进行。
通过极化曲线的数据处理，可获得重要的动力学参数，比如交换电流密度、电子传递系数、电化学反应级数和活化能等。
在电化学工业生产中，通过对稳态极化曲线的测定，可确定电镀液的最佳配方、最佳工艺条件及添加剂的适宜浓度。
三、实验1.仪器与试剂。
在三电极体系中，以直径1mm的铜丝为研究电极、大面积铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，以250mL砂芯H型玻璃槽作为电解槽，用鲁金毛细管消除液接电势。
实验前将铜电极用细金相砂纸抛光，用丙酮和无水乙醇清洗，用稀盐酸活化，再蒸馏水洗涤。
电解液：氯化铬25g/L，硼酸50g/L，柠檬酸49g/L，NaBr 20g/L，十二烷基硫酸钠0.1g/L。
极化曲线的测定
实验八 极化曲线的测定一、实验目的1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。
2、了解极化曲线的意义和应用。
3、掌握恒电势仪的使用方法。
二、实验原理1、极化现象与极化曲线当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。
当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大，电极电势将越来越偏离平衡电势。
这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。
在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。
阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。
超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。
除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。
金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：M →M n+＋n e此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。
阳极的溶解速度（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。
图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲线。
图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。
B 点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。
电势到达C点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D 点，电流才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。
实验2-Zn电极极化曲线测定
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业新能源材料与器件年级、班级2014课程名称电化学基础实验实验项目Zn电极阳极极化曲线的测量实验类型验证实验时间2016年4月11日实验指导老师吕老师实验评分、一．实验目的1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法2.测定Zn电极在1M NaOH溶液和1MZnCl2溶液中的阳极极化曲线3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程二．实验原理线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内，以一定的速度均匀连续变化，同时记录下各电位下反应的电流密度，从而得到电位电流密度曲线，即稳态极化曲线，在这种情况下，电位是自变量，电流密度是因变量，极化曲线表示稳态电流密度与电位之间的函数关系：i＝f（ψ）线性电位扫描发可测定阳极极化曲线，特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。
阳极极化：金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化：M=Mn++ne-金属的钝化现象：阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出。
但当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。
此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。
三．仪器与试剂1.实验仪器：CHI电化学工作站一台Zn电极Hg/HgO电极甘汞电极铂电极三口电解槽2.实验试剂：1MKOH溶液250ml 1MZnCl2溶液250ml四．实验步骤1.电极预处理：将锌电极沾一点去离子水后用砂纸轻轻打磨，除去氧化膜，将电极表面磨平，用去离子水冲洗干净用滤纸吸干之后轻放进电解池中。
电解池中的辅助电极为铂电极，参比电极为甘汞电极（酸性或中性电解液），Hg／HgO 电极（碱性电解液），往电解池中加入KOH（ZnCl2）溶液。
2.极化曲线的测定：1）启动电化学工作站，运行软件，首先测试开路电压。
再选择Setup菜单中电极“Technique”选项，在弹出菜单中选择“Linear SweepVoltammentry”技术，分别根据电解液的不同输入测试条件。
极化曲线的测定实验报告
极化曲线的测定实验报告极化曲线的测定实验报告引言：极化曲线是研究电化学系统中电流与电势之间关系的重要工具。
本实验旨在通过测定极化曲线，探究电化学系统的电流-电势特性，并分析其对电极表面的影响。
实验方法：1. 实验仪器与试剂准备：本实验使用了电化学工作站、电化学池、铂电极、参比电极、电流计、电位计等仪器。
试剂方面，我们使用了硫酸铜溶液作为电解质。
2. 实验步骤：a. 将电解质溶液倒入电化学池中，保证液面高度适中。
b. 将铂电极和参比电极分别插入电化学池中，并连接电流计和电位计。
c. 开始实验前，先进行电极的清洗和预处理。
d. 通过改变电位计的电势，记录电流计的读数，并绘制电流-电势曲线。
实验结果与讨论：通过实验，我们得到了一条典型的极化曲线。
该曲线呈现出三个不同的区域：阳极极化区、平台区和阴极极化区。
在阳极极化区，电流随电势的增加而迅速增加。
这是因为在阳极极化区，电极表面发生了氧化反应，电子从电极流出，形成阳极电流。
此时，电极表面的活性物质浓度较高，反应速率较快，导致电流迅速增加。
在平台区，电流基本保持稳定。
这是因为在平台区，阳极和阴极反应的速率相等，电流达到了稳定状态。
此时，电极表面的活性物质浓度趋于稳定，电流不再显著变化。
在阴极极化区，电流随电势的增加而逐渐减小。
这是因为在阴极极化区，电极表面发生了还原反应，电子流入电极，形成阴极电流。
与阳极极化区不同的是，阴极极化区的反应速率较慢，导致电流逐渐减小。
通过分析极化曲线，我们可以得到一些有关电化学系统的重要信息。
例如，极化曲线的斜率可以反映电极表面反应速率的变化情况。
斜率越大，反应速率越快。
此外，平台区的电势值可以反映电化学系统的平衡状态。
结论：本实验通过测定极化曲线，成功地探究了电化学系统的电流-电势特性。
通过分析极化曲线，我们了解到阳极极化区、平台区和阴极极化区的特点，并得到了有关电化学系统的重要信息。
这些结果对于深入研究电化学领域的相关问题具有重要意义。
电化学极化曲线
电化学极化曲线什么是电化学极化曲线？电化学极化曲线是描述电化学反应速率随电势变化的一种曲线。
通过在不同电势下测量电流或电位的变化，可以绘制出一个极化曲线。
极化曲线能够提供有关电化学反应机理、速率和反应物质转化程度等信息。
极化曲线的构成极化曲线通常由两个主要部分组成：阳极极化和阴极极化。
阳极极化阳极极化是指在阳极处发生的电化学反应对电势变化的影响。
在阳极极化的情况下，电流密度随电势变化而增加。
这通常是由于阳极上发生的氧化反应导致的。
阳极极化可以被减小或消除，例如通过添加抑制剂或提高电势。
阴极极化阴极极化是指在阴极处发生的电化学反应对电势变化的影响。
在阴极极化的情况下，电流密度随电势变化而减小。
这通常是由于阴极上发生的还原反应导致的。
阴极极化可以通过增加电势或提高电解质浓度来减小或消除。
极化曲线的解读初始线极化曲线的初始线是在没有极化发生时的直线部分。
这条直线表示了电化学反应在初始状态下的电流密度。
初始线表达了电极的电活性和反应速率。
极化区极化区位于初始线和极化曲线的最高点之间。
在极化区，电流密度变化较大，通常由于电极表面的极化现象引起的。
极化区给出了电化学反应的极化程度，可以用来评估电极的稳定性和效率。
极化曲线的最高点极化曲线的最高点是极化曲线的最大电流密度。
这一点反映了电化学反应的速率。
在极化曲线的最高点之后，电流密度随电势的增加而减小。
极化曲线的稳定区极化曲线的稳定区是指在电势达到一定值后，电流密度基本保持不变的区域。
在稳定区，电化学反应接近平衡状态。
极化曲线的应用极化曲线是电化学研究中一个重要的工具。
通过分析极化曲线，可以了解电化学系统中的反应机理、速率以及电极的性能。
这对于设计和优化电化学反应器、电化学储能设备以及电化学传感器等都具有重要的意义。
除此之外，极化曲线也可以用于评估材料的耐蚀性能。
通过测量材料在不同电势下的极化曲线，可以确定材料的腐蚀电流密度、极化电阻和临界腐蚀电位等参数。
总结电化学极化曲线是描述电化学反应速率随电势变化的一种曲线。
化学检验工常见电化学腐蚀分析方法
化学检验工常见电化学腐蚀分析方法电化学腐蚀分析方法在化学检验工中有着广泛应用。
本文将介绍几种常见的电化学腐蚀分析方法，包括极化曲线法、交流阻抗法和电化学噪声法。
一、极化曲线法极化曲线法是一种通过测量金属电位与电流之间的关系，评估材料在特定环境中的腐蚀行为的方法。
该方法基于电流与电位之间的线性关系，通过改变电位，测量相应的电流变化。
极化曲线可以提供腐蚀的速率以及耐蚀性能的信息。
极化曲线法的实验步骤如下：1. 准备测试样品和电解质：将待测试的材料制成试样，并浸泡在特定的电解质中。
2. 测试前的准备工作：使用电化学工作站连接电流源和电位计，并对其进行校准。
3. 极化曲线测试：开始测试前，先进行开路电位测试，记录样品在未施加外电势时的电位值。
然后施加足够小的电流密度，逐渐增加电位直至达到最大值，然后再逐渐降低电位，同时记录相应的电流。
4. 极化曲线绘制和分析：根据实验得到的电位-电流数据，绘制极化曲线，并分析曲线特征，如 Tafel 斜率、极化电阻等，以评估材料的腐蚀行为。
二、交流阻抗法交流阻抗法是一种通过测量材料在交流电场中的阻抗变化，评估材料电化学行为的方法。
该方法利用电化学原理，通过施加交流电势信号，测量样品上的电流响应，从而获得材料的腐蚀和阻抗信息。
交流阻抗法的实验步骤如下：1. 准备测试样品和电解质：制备样品并选择合适的电解质。
2. 建立电化学测试系统：通过连接交流电源、电位计和电流计，建立稳定的电化学测试系统。
3. 测试前的准备工作：进行系统的校准，确保各个仪器的工作正常。
4. 交流阻抗测试：在特定频率范围内施加小幅交流电位波动，测量相应的电流响应，并将其表示为阻抗谱。
阻抗谱提供了关于腐蚀过程和界面特性的信息。
5. 数据分析：根据阻抗谱的形状和频率响应，进行数据分析，得出腐蚀速率、电化学反应动力学等信息。
三、电化学噪声法电化学噪声法是一种通过分析腐蚀系统中的随机电流和电位噪声，评估材料腐蚀行为的方法。
极化曲线的测定及应用
极化曲线的测定及应用一、目的要求1．掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。
通过测定金属铁在H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线求算铁的自腐蚀电位、自腐蚀电流和钝化电位范围、钝化电流等参数。
2．了解不同pH值、Cl－浓度、缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。
3．讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、原理Fe在H2SO 4 溶液中会不断溶解，同时产生H2。
Fe溶解：Fe －2e ＝Fe 2+。
H2析出：2H+ ＋2e ＝H2。
Fe电极和H2电极及溶液构成了腐蚀原电池。
其腐蚀反应为：Fe ＋2H+ ＝ Fe 2+ + H2。
这是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。
当电极不与外电路接通时，阳极反应速率和阴极反应速率相等，Fe溶解的阳极电流I Fe与H2析出的阴极电流I H在数值上相等但方向相反，此时其净电流为零。
I＝I Fe + I H＝0。
I corr＝I Fe＝－I H≠0。
I corr值的大小反映净了Fe在H2SO 4 溶液中的腐蚀速率，所以称I corr为Fe在H2SO 4 溶液中的自腐蚀电流。
其对应的电位称为Fe在H2SO 4 溶液中的自腐蚀电位E corr，此电位不是平衡电位。
虽然，阳极反应放出的电子全部被阴极还原所消耗，在电极与溶液界面上无净电荷存在，电荷是平衡的。
但电极反应不断向一个方向进行，I corr≠0，电极处于极化状态，腐蚀产物不断生成，物质是不平衡的，这种状态称为稳态极化。
它是热力学的不稳定状态。
自腐蚀电流I corr和自腐蚀电位E corr可以通过测定极化曲线获得。
极化曲线是指电极上流过的电流与电位之间的关系曲线，即I=f（E）。
图27-1是用电化学工作站测定的Fe在1.0mol/L H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线图。
ar为阴极极化曲线，当对电极进行阴极极化时，阳极反应被抑制，阴极反应加速, 电化学过程以H2析出为主。
ab为阳极极化曲线，当对电极进行阳极极化时，阴极反应被抑制，阳极反应加速,电化学过程以Fe溶解为主。
电化学工作站测极化曲线
应用电化学实验本课程安排4个综合实验，每个实验4个学时，共16个学时，按照10人一组分别进行。
自编实验讲义。
实验仪器有：分析天平；直流稳压稳流电源；电化学工作站；恒温水浴；饱和甘汞电极；鲁金毛细管；H 型电解槽；Pt 电极；电解槽；赫尔槽；电力搅拌器、磁力搅拌器；pH 计。
实验1：极化曲线的测定实验内容：测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。
一、 实验目的1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。
2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法，学会从极化曲线上分析电极过程特征。
2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。
3.学会数据的分析和处理。
二、 实验原理研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。
电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。
极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系，从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势（超电势），看出不同电流密度时电势变化的趋势，直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。
在某一电流密度下极化曲线的斜率i ∆∆ϕ称为极化度（极化率），极化度的大小可以衡量极化的程度，判断电极过程的难易。
极化度小，电极过程容易进行；极化度大，电极过程受到较大阻碍而难以进行。
从极化曲线还可求电极过程动力学参数，如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数；还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。
被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。
随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示：Vt i +=ϕϕ；其中：ϕ——扫描电位，t ——扫描时间，V ——扫描速度，i ϕ——扫描起点电位。
常以研究电极相对于参比电极的开路电位作为扫描的起点电位。
扫描电位与时间的关系如图1所示。
图1 电位与时间的关系1. 实验主要仪器：电化学工作站、计算机、H电解槽，铜丝电极（研究电极），箔片（辅助电极），饱和甘汞电极（参比电极）、Luggin毛细管。
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应用电化学实验
本课程安排4个综合实验，每个实验4个学时，共16个学时，按照10人一组分别进行。
自编实验讲义。
实验仪器有：分析天平；直流稳压稳流电源；电化学工作站；恒温水浴；饱和甘汞电极；鲁金毛细管；H 型电解槽；Pt 电极；电解槽；赫尔槽；电力搅拌器、磁力搅拌器；pH 计。
实验1：极化曲线的测定
实验内容：测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。
一、 实验目的
1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。
2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法，学会从极化曲线上分析电极过程特征。
2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。
3.学会数据的分析和处理。
二、 实验原理
研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。
电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。
极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系，从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势（超电势），看出不同电流密度时电势变化的趋势，直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。
在某一电流密度下极化曲线的斜率i ∆∆ϕ称为极化度（极化率），极化度的大小可以衡量极化的程度，判断电极过程的难易。
极化度小，电极过程容易进行；极化度大，电极过程受到较大阻碍而难以进行。
从极化曲线还可求电极过程动力学参数，如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数；还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。
被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。
随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示：
Vt i +=ϕϕ；
其中：ϕ——扫描电位，t ——扫描时间，V ——扫描速度，i ϕ——扫描起点电位。
常以研究电极相对于参比电极的开路电位作为扫描的起点电位。
扫描电位与时间的关系如图1所示。
图1 电位与时间的关系
三、实验仪器、测量线路及试剂
1. 实验主要仪器：电化学工作站、计算机、H电解槽，铜丝电极（研究电极），箔片（辅助电极），饱和甘汞电极（参比电极）、Luggin毛细管。
测量线路如图2所示。
图2 极化曲线测量示意图
测定极化曲线通常采用三电极体系，如图所示：1—H电解槽，2—辅助电极(Pt 电极)，3—隔膜，4—电化学工作站，5—电脑，6—研究电极，7—盐桥，8—参比电极（饱和甘汞电极）。
采用鲁金毛细管降低溶液的欧姆降，毛细管尖端尽可能靠近待测电极表面。
2.试剂：分析纯，NiCl2、NiSO4、CoSO4、KCl 、H3BO3、十二烷基硫酸钠
四、实验步骤
1.按表中组成分别配制Ni溶液、Co溶液、Ni-Co溶液各200mL，按照图2连接好测量线路。
2.接通电化学工作站电源，指示灯亮，打开计算机电源，计算机进入Windows 系统，点击Windows系统中的CHI660C程序。
3.设置实验技术：在Setup菜单中点击Technique命令，系统出现一系列实验技术，点击线性扫描技术Linear sweep voltammetry。
4.读取开路电位：在Control菜单中点击Open circuit potential，测量开路电位。
5.选择参数：init E(V)=开路电压，Final E(V)= -1.4（可以自由设定），Scan rate =0.01V/s、0.004 V/s、0.006V/s；Sample interval (V)=0.001，Quiet time(s)=2，Sensitivity (A/V)=1.0e-5（或者设置为自动精度，保证数据不溢出）。
6.运行实验：在Control菜单中点击Run experiment命令，分别测出Ni、Co、Ni-Co的阴极极化曲线（注：实验过程中如需要暂停实验或停止实验，在菜单中点击Pause或Stop命令；实验过程中如果发生数据溢出的情况，一般要先Stop，再进行其他操作，不能直接关闭程序或进行其他操作）。
7.数据保存：实验完成后，在File菜单中点击Save as命令，设置路径及输入文件名，点击确定后计算机就保存了实验数据。
8. 保持其他的实验参数不变，改变电解液的温度，比如在室温、30℃、40℃下分别进行实验。
9.实验完毕，退出CHI660C应用程序。
在确定所有应用程序都退出后，关闭CHI660C电化学工作站电源，然后关闭计算机，切断电源。
五、实验数据处理与分析
1.将CHI66C测量数据转变为文本文件，在origin软件上作图，得到φ-i极化曲线。
2.将不同扫描速度下的极化曲线叠加在同一个图上，进行比较，观察扫描速度对
极化曲线是否有影响。
3. 将不同温度下的极化曲线叠加在同一个图上，进行比较，观察扫描温度对极化曲线是否有影响。
4.将极化曲线转化为
Tafel
曲线，根据公式
Tafel
公式
i zF
RT
i zF RT lg 303.2lg 303.20ααη+-
=，分别求出不同温度下Ni 2+发生阴极还原时的交
换电流密度i 0、电子传递系数α。