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电化学工作站的原理和应用你知道吗?

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电化学工作站的基本概述

电化学工作站在电池检测中占有重要地位,它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合,既可以做三种基本功能的常规试验,也可以做基于这三种基本功能的程式化试验。在试验中,既能检测电池电压、电流、容量等基本参数,又能检测体现电池反应机理的交流阻抗参数,从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。

电化学工作站可以在电脑的控制下完成开路电位监测、恒电位(流)极化、动电位(流)扫描、循环伏安、恒电位(流)方波、恒电位(流)阶跃以及电化学噪声监测等多项测试功能。测量过程中可以根据数据实时绘图,能对电位—电流曲线进行各种平滑和数字滤波处理,并可直接将图形以矢量方式输出。

电化学工作站的本质是用于控制和监测电化学池电流和电位以及其它电化学参数变化的仪器装置。

一个简单的电分析化学实验系统

组成:工作(研究)电极(W), 参比电极(R),辅助(对)电极 (C), 电解质溶液,恒电势(位)仪(potentiostat), PC计算机(接口+软件)。


电化学测试简述

电化学测定方法是将化学物质的变化归结为电化学反应,也就是以体系中的电位、电流或者电量作为体系中发生化学反应的量度进行测定的方法。包括电流-电位曲线的测定;电极化学反应的电位分析,电极化学反应的电量分析;对被测对象进行微量测定的极谱分析;交流阻抗测试等。

常用的电化学测试方法技术

电流分析法(也称为计时安培法)、差分脉冲安培法(DPA)、差分脉冲伏安法(DPV)、循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、常规脉冲伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)等。

电化学测试方法的优点

(1) 简单易行。可将一般难以测定的化学参数直接变换成容易测定的电参数加以测定。

(2) 灵敏度高。因为电化学反应是按法拉第定律进行的,所以,即使是微量的物质变化也可以通过容易测定到的电流或电量来进行测定。

(3) 实时性好。利用高精度的特点,可以检测出微反应量,并对其进行定量。

电化学工作站的基本原理及其应用

交流阻抗的原理及应用

交流阻抗方法是用小幅度交流信号扰动电解池,并观察体系在稳态时对扰动的跟随的情况,同时测量电极的交流阻抗,进而计算电极的电化学参数。从原理上来说,阻抗测量可应用与任何物理材料,任何体系,只要该体系具有双电极,并在该双电极上对交流电压具有瞬时的交流电流相应特性即可。

交流阻抗谱(EIS)在金属表面钝化方面的应用:要确定某钝化工艺中Fe2+浓度对钝化效果的影响,可以在不同的Fe2+浓度下测试出交流阻抗曲线,从中筛选出Z合适的工况。表明浓度1比浓度2、浓度3的成膜工艺要好,因此可以选择浓度1作为该参数的Z佳条件。


                          双氧化钝化工艺中,在不同Fe2+浓度下的交流阻抗曲线


循环伏安法原理

循环伏安法是在一定电位下测量体系的电流,得到伏安特性曲线。根据伏安特性曲线进行定性定量分析。如果施加的电位为等腰三角形的形式加在工作电极上,得到的电流电压曲线包括两个分支,如果前半部分电位向阴极方向扫描,产生还原波,那么后半部分电位向阳极方向扫描时,便产生氧化波,该法称为循环伏安法。如果电活性物质可逆性差,则氧化波与还原波的高度就不同,对称性也较差。

从图中可以看出氧化还原峰很对称,阴极峰电流与阳极峰电流近似相等,且随着扫描速率的增加,两峰均没发生位移只是峰高增大。这些说明[IrC16 ] 2-与[IrCl6 ]3- 之间的氧化还原反应属于可逆反应。


                            0.5mol/L [IrC16 ] 2-在1.0 mol/L HCl溶液中的CV曲线


在电路表面镀层的应用:

电偶电流曲线上的电偶电流的大小实际上反映的是瞬间的电路板表面所镀的金属沉积的速度,也就是直接反映反应的速度。


                                     铜-锡电偶电流随时间变化曲线

电化学工作站的其它应用

电化学工作站本身可以完成某些功能,而在与微电流放大器等其他设备一起使用时,可对其完成功能进行相应的扩展,接下来我们就来看看电化学工作站还有哪些应用吧。

(1)可完成对超微电极的稳态电流的测量;

(2)具有外部信号输入通道,测量参数的同时可完成对外部电压信号的记录;

(3)与微电流放大器一起使用,可将其测量电流下限降至1pA甚至更低;

(4)与大电流放大器一起使用,可将其测量电流范围扩展至-100A~100A。


2004-06-07 浏览次数:9906次
本文来源:https://www.yiqi.com/daogou/detail_457.html
延伸阅读
  • 电化学工作站的原理
    电化学工作站是电化学测量系统的简称,是电化学研究和教学中重要的测量设备,电化学工作站的本质是用于控制和监测电化学池中的电流、电位及其它电化学参数变化的仪器设备。

    06-12

  • 电化学工作站在分析中的应用
    仪器分析是采用仪器通过测定某些物理化学性质的变化以确定待测物质组成、含量、结构等信息的分析方法。仪器的采用,大大提高了科学研究和工业生产中对物质定性定量研究的准确性和速度,同时也刺激了科研和工业对仪器性能和功能的要求。

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