12-第11講-電化學(xué)分析方法

第11講電化學(xué)分析中南大學(xué)物理與電子學(xué)院先進(jìn)材料超微結(jié)構(gòu)與超快過程研究所

2015-06-03

主講：周聰華內(nèi)容提要一、概述二、循環(huán)伏安法三、交流阻抗譜四、參考文獻(xiàn)一、概述1、循環(huán)伏安法〔CyclicVoltammetry,CV〕2、交流阻抗譜〔ImpedanceSpectroscopy,IS〕3、熱導(dǎo)納譜二、循環(huán)伏安法參比電極工作電極輔助電極極化電源電勢差計(jì)電解質(zhì)2.1三電極體系電流電勢惰性金屬電極提供標(biāo)準(zhǔn)電極電勢二、循環(huán)伏安法2.1三電極體系電極反響(H+氧化復(fù)原反響)[H+]=1mol/L,任意溫度

(1)標(biāo)準(zhǔn)氫電極(NHE,NormalHydrogenElectrode)如何測量界面電化學(xué)反響過程的電勢？裝置復(fù)雜！二、循環(huán)伏安法2.1三電極體系電極反響：電極電勢E

0=0.24V

(Vs.NHE)(25oC)

HgHg2Cl2/Hg糊狀物飽和KCl多孔塞飽和甘汞電極(2)參比電極(referenceelectrode,RE)能斯特(Nernst

)方程(2)參比電極電極反響：電極電勢E

0=0.222V(Vs.NHE)(=0.197,飽和KCl25oC)AgCl電極二、循環(huán)伏安法2.1三電極體系電極電勢的測量IRS電極電勢的測量體系

二、循環(huán)伏安法2.2電極電勢電化學(xué)勢〕試驗(yàn)電荷自無窮遠(yuǎn)處移動(dòng)至電極內(nèi)部所涉及的全部能量變化相間熱力學(xué)平衡狀態(tài)：費(fèi)米能級(jí)相接觸的兩相之間，沒有“凈”的物質(zhì)交換。如何測量電極I的電極電勢？電極電勢的測量CuCu’IRS電勢差計(jì)電極電勢的測量體系

二、循環(huán)伏安法2.2電極電勢〕電極電勢差：熱力學(xué)平衡狀態(tài)下：電極電勢差：二、循環(huán)伏安法2.3電極/電解質(zhì)界面圖像〕金屬與濃溶液相接觸時(shí)的雙電層結(jié)構(gòu)電極溶液金屬與稀溶液相接觸時(shí)的雙電層結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體與稀溶液相接觸時(shí)的雙電層結(jié)構(gòu)電極溶液電極溶液二、循環(huán)伏安法2.3電極/電解質(zhì)界面圖像〕(a)電極與溶液中的電荷分布電極溶液(b)界面區(qū)的分布d0xφφmφsdHelmholtz雙電層模型二、循環(huán)伏安法2.4循環(huán)伏安法〕參比電極工作電極輔助電極極化電源電勢差計(jì)電解質(zhì)控制電極電勢按指定的規(guī)律〔線性〕變化，同時(shí)測量電流隨電勢的變化規(guī)律二、循環(huán)伏安法2.4循環(huán)伏安法二、循環(huán)伏安法2.5循環(huán)伏安法氧化復(fù)原反響可逆性的判斷：二、循環(huán)伏安法不同可逆性電極體系的循環(huán)伏安圖：1-可逆體系；2-準(zhǔn)可逆體系；3-完全不可逆體系

2.5循環(huán)伏安法二、循環(huán)伏安法2.5循環(huán)伏安法應(yīng)用1測量電化學(xué)活性面積二、循環(huán)伏安法2.5循環(huán)伏安法應(yīng)用二、循環(huán)伏安法2.5循環(huán)伏安法應(yīng)用2電化學(xué)沉積采用電化學(xué)沉積生長的銀枝晶三、交流阻抗譜3.1電解池的等效電路CuCu’IRS電壓電解池三、交流阻抗譜3.1電解池的等效電路電解池的等效電路三、交流阻抗譜3.2簡化等效電路簡化后的等效電路三、交流阻抗譜3.3阻抗圖譜等效電路的總阻抗三、交流阻抗譜3.3阻抗圖譜阻抗實(shí)部與虛部關(guān)系三、交流阻抗譜3.3阻抗圖譜阻抗復(fù)平面圖，Nyquist圖〔虛部~實(shí)部〕三、交流阻抗譜3.4阻抗圖譜應(yīng)用1界面電荷傳輸電阻〔復(fù)合電阻〕三、交流阻抗譜3.4阻抗圖譜應(yīng)用2載流子壽命黃勁松教授三、交流阻抗譜3.4阻抗圖譜應(yīng)用[1]查全性，電極過程動(dòng)力學(xué)導(dǎo)論，科學(xué)出版社〔北京〕，2002[2]高穎，鄔冰，電化學(xué)根底，化學(xué)工業(yè)出版社〔北京〕，2004[4]BisquertJ.,TheoryoftheImpedanceofElectronDiffusionandRecombinationinaThinLayer,J.Phys.Chem.B106,325-333(2002).[5]ZhouConghua,YangYing,ZhangJing,XuSheng,WuSujuan,HuHao,ChenBolei,TaiQidong,SunZhenhua,ZhaoXingzhong,Enhancedelectrochemicalperformanceofthecounterelectrodeofdyesensitizedsolarcellsbysandblasting.Electrochimi