電化學(xué)交流阻抗譜詳解

1、關(guān)于電化學(xué)交流阻抗譜詳解第一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 電化學(xué)交流阻抗譜簡介1.1 交流阻抗譜方法是一種以小振幅的正弦波電位為擾動信號的電測量方法。 優(yōu)點(diǎn)：體系干擾小提供多角度的界面狀態(tài)與過程的信息，便于分析腐蝕緩蝕作用機(jī)理數(shù)據(jù)分析過程相對簡單，結(jié)果可靠缺點(diǎn)：復(fù)雜的阻抗譜的解釋第二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2 物理參數(shù)和等效電路元件1.2.1 物理參數(shù)溶液電阻 （Rs）雙電層電容 （Cdl）極化阻抗 （Rp）電荷轉(zhuǎn)移電阻 （Rct）擴(kuò)散電阻 （Zw）界面電容 （C）和 常相角元件（CPE）電感 （L）對電極和工作電極之間電解質(zhì)之間阻抗工作電極與電解質(zhì)之間

2、電容 當(dāng)電位遠(yuǎn)離開路電位時時，導(dǎo)致電極表面電流產(chǎn)生，電流受到反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)物擴(kuò)散的控制。電化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制反應(yīng)物從溶液本體擴(kuò)散到電極反應(yīng)界面的阻抗通常每一個界面之間都會存在一個電容。第三張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月溶液電阻 （Rs）B. 極化阻抗 （Rp）C. 電荷轉(zhuǎn)移電阻 （Rct）D. 擴(kuò)散電阻 （Zw）E. 界面電容 （C）和 常相角元件（CPE）第四張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月注意事項(xiàng)： 1. Rp近似Rct+Zw，但不是完全的相等 2. 極化阻抗通過計劃曲線也可以得到 （腐蝕電位出切線的斜率）第五張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.2.2.

3、等效電路元件R 阻抗C 電容L 電感W 無限擴(kuò)散阻抗O 有限擴(kuò)散阻抗Q 常相角元件阻抗導(dǎo)納第六張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.3 等效電路（A）一個時間常數(shù)Nyquist圖相位圖大致表征幾個時間常數(shù)判斷電容。阻抗等結(jié)構(gòu)元件RsCdlRct 或Rp第七張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Nyquist圖RsCdlRctZw一個時間常數(shù)第八張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（B）兩個時間常數(shù)兩個時間常數(shù)界面電容界面阻抗雙電層電容電荷轉(zhuǎn)移阻抗第九張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的兩個時間常數(shù)的電路圖第十張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（C）三個時間

4、常數(shù)CPESGRSGCPEOXROXCPEDL第十一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月常見的三個時間常數(shù)的電路圖第十二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1.4. 在腐蝕與防護(hù)中的應(yīng)用（1）兩個時間常數(shù)的模型金屬本體腐蝕產(chǎn)物層金屬腐蝕機(jī)制研究第十三張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月研究不同鍍層的鋼材的腐蝕情況第十四張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月金屬本體防護(hù)層緩蝕劑緩蝕機(jī)制的研究第十五張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月研究頭孢類抗生素的緩蝕作用第十六張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Adv. Mater. 2006, 18, 1672-1678C

5、hem. Mater. 2007, 19, 402-411Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3137-3147（2）三個時間常數(shù)的模型(a) 自修復(fù)膜腐蝕機(jī)制的研究第十七張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月保護(hù)膜鈍化膜金屬本體第十八張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月保護(hù)膜鈍化膜金屬腐蝕區(qū)第十九張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1234保護(hù)膜電容區(qū)保護(hù)膜阻抗區(qū)鈍化膜電容區(qū)鈍化膜阻抗區(qū)電容隨著頻率減少而增加阻抗不隨頻率而變化第二十張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月保護(hù)膜層的阻抗變化鈍化膜層阻抗變化第二十一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6

6、月(b) 微生物腐蝕機(jī)制的研究Corrosion Science 49 (2007) 2159-2176第二十二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十三張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月不同階段的SRB膜的AFM圖第二十四張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月下一步計劃： 抗生素類的緩蝕劑SiO2MnO2TiO2ZrO2層狀插層核殼結(jié)構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)無機(jī)納微材料有機(jī)聚電解質(zhì)聚陰離子聚陽離子智能感應(yīng)聚合物pH 敏感光敏感熱敏感電化學(xué)敏感特殊離子敏感多環(huán)環(huán)中摻雜 N 或者S緩蝕劑有機(jī)聚合電解質(zhì)無機(jī)納微材料第二十五張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 動電位極化曲線第二十六張，

7、PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 動電位極化曲線簡介通過控制電極電位或者電流密度的值，測定相應(yīng)的電流密度或者電位的變化而得到的電極電位與電流密度的關(guān)系曲線，被稱為極化曲線。優(yōu)點(diǎn)曲線上的特征電位值（自腐蝕電位，孔蝕電位等）可以比較金屬的腐蝕特性直接獲得曲線的Tafel參數(shù)直接計算緩蝕效率，研究緩蝕劑的作用機(jī)理缺點(diǎn)極化測量施加的電位會對腐蝕體系造成一定的影響和干擾。（腐蝕電位Ecorr的漂移）第二十七張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月極化的分類 分類電化學(xué)極化濃差極化電阻極化電極界面的電化學(xué)反應(yīng)為控制步驟反應(yīng)物擴(kuò)散過程為控制步驟電流通過電解質(zhì)與電極界面所產(chǎn)生的歐姆電位降陰陽極反應(yīng)

8、所需的活化能較高陽極極化陰極極化（氧還原反應(yīng)和釋氫反應(yīng)）第二十八張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月陽極反應(yīng)曲線陰極反應(yīng)曲線釋氧區(qū)過鈍化區(qū)鈍化區(qū)過渡態(tài)區(qū)活性區(qū) （MMn+n e-）氧還原區(qū)（O2 n e- O2n-）氧擴(kuò)散區(qū)釋氫區(qū)第二十九張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月Tafel區(qū)線性極化區(qū)過渡區(qū)Tafel區(qū)線性極化區(qū)第三十張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月極化曲線獲取信息腐蝕電位(Ecorr)，腐蝕電流（icorr）獲得Tafel參數(shù)（陰極極化斜率ba，陽極極化斜率bk）研究防腐蝕機(jī)理，可以知道是陽極機(jī)制劑、陰極抑制劑或者是混合型抑制劑。通過腐蝕電流可以計算腐蝕抑制效

9、率（IE%=1-i1.corr/i2.corr）第三十一張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月極化曲線在腐蝕與防護(hù)中應(yīng)用鋁合金在含有氯離子的乙二醇-硼酸溶液中的腐蝕行為研究第三十二張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月氨基苯唑在3.5% NaCl中銅鎳合金的防腐蝕的研究緩蝕劑的存在改變了陽極鈍化過程，使銅鎳合金更加容易鈍化，增加抗腐蝕的性能。第三十三張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月超疏水層狀雙羥基對于鋁合金防腐蝕研究鋁陽極氧化鋁/鋁基底層狀雙羥基/鋁基底圓桂酸-陽極氧化鋁/鋁基底圓桂酸-層狀雙羥基/鋁基底第三十四張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月線性極化簡介活化控制的腐蝕體系 實(shí)驗(yàn)或者文獻(xiàn)中得到tafei斜率，或者失重法校正得到B值在一定時間間隔在線性極化區(qū)測定Rp上述方程基于兩點(diǎn)假設(shè)：腐蝕體系陰陽極都受活化極化控制，濃度極化及電阻極化可以不計。腐蝕電位與陰陽極的平衡電位相差很遠(yuǎn)。第三十五張，PPT共三十七頁，創(chuàng)作于2022年6月線性極化法優(yōu)點(diǎn)1. 快速測定金屬腐蝕體系瞬間腐蝕速度2. 對腐蝕體系的影響和干擾很少，重現(xiàn)性好3. 進(jìn)行連續(xù)檢測和現(xiàn)場監(jiān)控，并且可以用于篩選金屬材料和緩蝕劑以