應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)課件

應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)

AppliedElectrochemistry

應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)

AppliedElectrochemis緒論主講教師：劉繼軍副教授個(gè)人介紹：劉繼軍，博士，副教授，主要從事有色冶金及金屬材料、鋰電池材料的研究，曾在多家大型企業(yè)及研究院從事過(guò)科研及高層管理工作，具有豐富的企業(yè)經(jīng)驗(yàn)及深厚的理論基礎(chǔ)課堂要求考試成績(jī)確認(rèn)緒論主講教師：劉繼軍副教授0.1.1電化學(xué)的定義研究物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)或化學(xué)反應(yīng)與電的關(guān)系的科學(xué)。電化學(xué)是研究電與化學(xué)變化之間的關(guān)系，即立足于物質(zhì)與電流的磁、熱、化學(xué)作用。研究電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過(guò)程規(guī)律的科學(xué)。研究電化學(xué)平衡（熱力學(xué)范疇）與電化學(xué)反應(yīng)速度（動(dòng)力學(xué)范疇）的科學(xué)。0.1什么是電化學(xué)0.1.1電化學(xué)的定義0.1什么是電化學(xué)研究帶電界面上所發(fā)生現(xiàn)象的科學(xué)。研究載流子（電子、空穴、離子）在電化學(xué)體系（特別是離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體的相界面及其鄰近區(qū)域）中的輸運(yùn)和反應(yīng)規(guī)律的科學(xué)。如把將來(lái)的展望考慮進(jìn)去，科學(xué)家提出應(yīng)將電化學(xué)定義為：控制離子、電子、量子、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、介電體間的界面及本體溶液中荷電粒子的存在和移動(dòng)的科學(xué)技術(shù)。對(duì)于電化學(xué)是什么的命題，可以說(shuō)目前還沒(méi)有一個(gè)確切的說(shuō)法。從不同的角度可以給出不同的定義。研究帶電界面上所發(fā)生現(xiàn)象的科學(xué)。如把將來(lái)的展望考慮進(jìn)去，0.1.2電化學(xué)的發(fā)展電化學(xué)熱力學(xué)（19世紀(jì)-20世紀(jì)初）研究平衡狀態(tài)下的電化學(xué)體系，涉及的主要問(wèn)題是化學(xué)能與電能之間轉(zhuǎn)換的規(guī)律。（電源、電解、電合成，法拉第定律、能斯特方程、電解質(zhì)溶液特性、界面結(jié)構(gòu)等）0.1.2電化學(xué)的發(fā)展電化學(xué)熱力學(xué)（19世紀(jì)-20世紀(jì)初）意大利的解剖學(xué)家LuigiGalvani在解剖青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同金屬的兩端接觸青蛙時(shí)有電流通過(guò)，這種電流稱(chēng)為動(dòng)物電(1791年)。這個(gè)現(xiàn)象被同國(guó)的物理學(xué)家AlessandroCountVolta進(jìn)行了補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，于1799年發(fā)明了第一個(gè)原電池，1800年3月被證實(shí)為Volta電堆。這種電池稱(chēng)為Galvani(伽伐尼)電池，電動(dòng)勢(shì)的單位稱(chēng)為Volta(使電流流動(dòng)的力)。這個(gè)電池的發(fā)明使利用電動(dòng)勢(shì)和電流方面的研究成為可能。1800年，英國(guó)的WilliamNicholson及SirAnthonyCarlisle做了水電解的研究工作。1807年，SirHumphryDavy用電解制備堿金屬，得到鈉和鉀。意大利的解剖學(xué)家LuigiGalvani在解剖青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)，1820年，丹麥的物理學(xué)家HansChristianOersted發(fā)現(xiàn)了電流的電磁作用，Davy的學(xué)生AlthoughMichaelFarady做了補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，于1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)使得Siemens得到啟發(fā)，發(fā)明了發(fā)電機(jī)。1833年，F(xiàn)arady提出了著名的法拉第定律，其后與科學(xué)史學(xué)家WillamWhewell一起提出了有關(guān)電化學(xué)的術(shù)語(yǔ)（陰離子、陰極、陽(yáng)離子、陽(yáng)極、電極、電解等）。1837年，雅可比發(fā)明電鑄技術(shù)，隨后用于精煉銅。1839，Grove由電解水得到啟發(fā)，發(fā)明氫氧燃料電池。1820年，丹麥的物理學(xué)家HansChristianOe1849年，科爾貝(Kolbe)電解戊酸水溶液得到辛烷。1859年，普蘭特發(fā)明了鉛酸電池；1870年發(fā)明了發(fā)電機(jī)后，電解獲得實(shí)際應(yīng)用，出現(xiàn)了電解制鋁、氯堿、H2和O2；1887年，阿侖尼烏斯提出電離學(xué)說(shuō)。電解質(zhì)溶液性質(zhì)的研究。1889年，提出能斯特方程。1879年，提出Helmholtz固定雙電層模型；1909~1913年，提出Gouy-Chapman擴(kuò)散雙電層模型；1924年，Stern固定擴(kuò)散雙電層模型；1947年，發(fā)現(xiàn)雙電層特性吸附現(xiàn)象；1963年提出了具有特性吸附的雙電層模型。1849年，科爾貝(Kolbe)電解戊酸水溶液得到辛烷。18電化學(xué)動(dòng)力學(xué)-即電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)

研究電化學(xué)反應(yīng)的速度與反應(yīng)機(jī)理。

1905年Tafel方程；

1930年Butler-Volmer方程；

1933年雙電層對(duì)活化過(guò)程的影響；

1932~1938年混合電位下的速度論方法；

1924年極譜方法；

1935年擴(kuò)散電流方程；電化學(xué)動(dòng)力學(xué)-即電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)

現(xiàn)代電化學(xué)

從宏觀概念上升到微觀結(jié)構(gòu)與微觀動(dòng)力學(xué)的概念，20世紀(jì)60年代后開(kāi)始出現(xiàn)。如量子電化學(xué)、微觀電化學(xué)等?，F(xiàn)今電化學(xué)的研究已深入到電化學(xué)界面的原子-分子世界。電化學(xué)的應(yīng)用研究始終伴隨著電化學(xué)的發(fā)展電池、電解、電合成、電分析等。電化學(xué)與其它學(xué)科的交叉-邊緣學(xué)科如固體電解質(zhì)電化學(xué)、半導(dǎo)體電化學(xué)、生物電化學(xué)現(xiàn)代電化學(xué)0.1.3電化學(xué)的研究領(lǐng)域電化學(xué)是一門(mén)重要的邊緣學(xué)科，它與化學(xué)領(lǐng)域中其它學(xué)科、電子學(xué)、固體物理學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科有密切的聯(lián)系，產(chǎn)生了眾多分支學(xué)科。這些學(xué)科涉及能源、材料、生命以及環(huán)境等重大問(wèn)題的研究。電化學(xué)將是21世紀(jì)的一門(mén)綠色化學(xué)和熱門(mén)科學(xué)，其中與能源、生物、環(huán)境、納米材料有關(guān)的電化學(xué)成為研究的熱點(diǎn)。0.1.3電化學(xué)的研究領(lǐng)域

電化學(xué)研究領(lǐng)域橫跨純自然科學(xué)（理學(xué)）和應(yīng)用自然科學(xué)（工程、技術(shù)）兩大方面，而且各個(gè)領(lǐng)域都建立在共同的基礎(chǔ)之上，即理論電化學(xué)。電分析化學(xué)：電化學(xué)與分析化學(xué)有機(jī)電化學(xué)：電化學(xué)與有機(jī)化學(xué)催化電化學(xué)：電化學(xué)與催化納米材料電化學(xué)：電化學(xué)與納米材料電化學(xué)研究領(lǐng)域橫跨純自然科學(xué)（理學(xué)）和應(yīng)用自然科學(xué)（0.2應(yīng)用電化學(xué)涉及的領(lǐng)域電化學(xué)應(yīng)用范圍很廣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出化學(xué)領(lǐng)域，電化學(xué)的實(shí)際應(yīng)用大致分為：(1)電合成無(wú)機(jī)物和有機(jī)物：例如氯氣、氫氧化鈉、高錳酸鉀、己二腈、四烷基鉛；(2)金屬的提取與精煉：例如熔鹽電解制取鋁、濕法電冶鋅、電解精煉銅；(3)電池：例如鋅錳電池、鉛酸電池、鎘鎳電池、鋰電池、燃料電池、太陽(yáng)能電池；(4)金屬腐蝕和防護(hù)：采取有效的保護(hù)措，例如電化學(xué)保護(hù)、緩蝕劑；0.2應(yīng)用電化學(xué)涉及的領(lǐng)域(3)電池：例如鋅錳電池、鉛酸電(5)表面精飾：包括電鍍、陽(yáng)極氧化、電泳涂漆等；(6)電解加工：包括電成型(電鑄)、電切削、電拋磨；(7)電化學(xué)分離技術(shù)：例如電滲析、電凝聚、電浮離等應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)或廢水處理；(8)電分析方法：在工農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥衛(wèi)生等方面的應(yīng)用。

上述無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和金屬的電解制備統(tǒng)稱(chēng)為電解工業(yè)。電解和電池是兩個(gè)規(guī)模龐大的電化學(xué)工業(yè)體系。(5)表面精飾：包括電鍍、陽(yáng)極氧化、電泳涂漆等；(7)電化學(xué)

隨著社會(huì)需求的不斷增長(zhǎng)，電化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高。雖然目前世界能源較緊張，較難全面地、大規(guī)模地發(fā)展電化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)，但是隨著核能和太陽(yáng)能的廣泛開(kāi)發(fā)和利用，隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越嚴(yán)格，許多傳統(tǒng)的化工過(guò)程和冶金過(guò)程可望由電化學(xué)過(guò)程所替代。電化學(xué)應(yīng)用前景將越來(lái)越寬廣。隨著社會(huì)需求的不斷增長(zhǎng)，電化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地0.3本課程的學(xué)習(xí)要求（1）著重理解掌握電化學(xué)基本概念、基本原理、基本方程等基礎(chǔ)理論知識(shí)。（2）可以靈活運(yùn)用上述電化學(xué)的基礎(chǔ)理論，進(jìn)行簡(jiǎn)單的問(wèn)題分析。（3）了解常見(jiàn)電化學(xué)工業(yè)的工藝與原理。0.3本課程的學(xué)習(xí)要求（1）著重理解掌握電化學(xué)基本概念、基內(nèi)容第一章應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)第二章電催化過(guò)程第三章化學(xué)電源第四章金屬表面精飾第五章無(wú)機(jī)物的電解工業(yè)第六章有機(jī)物的電解工業(yè)第七章電化學(xué)傳感器內(nèi)容第一章應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)第一章應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)主要內(nèi)容電化學(xué)體系的基本單元電化學(xué)過(guò)程熱力學(xué)非法拉第過(guò)程及電極/溶液界面的性能影響電極反應(yīng)速度的因素電化學(xué)研究方法主要內(nèi)容電化學(xué)體系的基本單元1.1.1電極系統(tǒng)1.1.1兩類(lèi)導(dǎo)體1.1.2電極系統(tǒng)及其特點(diǎn)1.1.3常見(jiàn)的幾類(lèi)電極系統(tǒng)1.1.4電極的含義及分類(lèi)1.1.2隔膜1.1.3電解液§1.1電化學(xué)體系的基本單元1.1.1電極系統(tǒng)§1.1電化學(xué)體系的基本單元1.1.1.1兩類(lèi)導(dǎo)體1.1.1.1兩類(lèi)導(dǎo)體應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件系統(tǒng)、環(huán)境與相被劃定的研究對(duì)象稱(chēng)為系統(tǒng)，亦稱(chēng)為體系。與系統(tǒng)通過(guò)物理界面或假想的界面相隔開(kāi)，與系統(tǒng)密切相關(guān)、有相互作用或影響所能及的部分稱(chēng)為環(huán)境。由化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)一致的物質(zhì)組成的、與系統(tǒng)的其他部分之間有界面隔開(kāi)的均勻部分，叫做“相”。1.1.1.2電極系統(tǒng)及其特點(diǎn)系統(tǒng)、環(huán)境與相1.1.1.2電極系統(tǒng)及其特點(diǎn)電極系統(tǒng)定義如果系統(tǒng)由兩個(gè)相組成，一個(gè)相是電子導(dǎo)體，叫做電子導(dǎo)體相，另一個(gè)相是離子導(dǎo)體，叫做離子導(dǎo)體相，且有電荷通過(guò)它們互相接觸的界面，即有電荷在這兩個(gè)相之間轉(zhuǎn)移，這個(gè)系統(tǒng)就叫做電極系統(tǒng)。通常是金屬與電解質(zhì)溶液構(gòu)成的電極系統(tǒng)。電極系統(tǒng)定義應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件1.1.1.3常見(jiàn)的幾類(lèi)電極系統(tǒng)1.1.1.3常見(jiàn)的幾類(lèi)電極系統(tǒng)應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件1.1.1.4電極的含義及分類(lèi)1.1.1.4電極的含義及分類(lèi)電極分類(lèi)工作電極（workingelectrode(WE)），又稱(chēng)研究電極，研究的反應(yīng)在該電極上發(fā)生。工作電極的基本要求：電極自身反應(yīng)不影響電化學(xué)反應(yīng)，工作電位區(qū)域?qū)?；電極穩(wěn)定，不與溶劑發(fā)生反應(yīng)；電極表面積適中；電極表面均一、平滑，凈化簡(jiǎn)單。輔助電極（counterelectrode(CE)），又稱(chēng)對(duì)電極，和工作電極組成回路。輔助電極的基本要求：電極比表面積大，本身電阻要小，不容易極化。參比電極（referenceelectrode(RE)），一個(gè)已知電勢(shì)接近理想不極化的電極，參比電極基本上沒(méi)有電流通過(guò)，用于測(cè)定工作電極的電極電勢(shì)。參比電極的基本要求：可逆電極，其電極電勢(shì)復(fù)合Nerst方程；電極電勢(shì)穩(wěn)定；重現(xiàn)性好電極分類(lèi)工作電極（workingelectrode(WE電極、電解液和隔膜電極：與電解質(zhì)溶液或電解質(zhì)接觸的電子導(dǎo)體或半導(dǎo)體，為多相體系?；瘜W(xué)電源分為正、負(fù)極，電解池分為陰陽(yáng)極。電極、電解液和隔膜電極：與電解質(zhì)溶液或電解質(zhì)接觸的電子導(dǎo)體或1.1.2隔膜（Separator)分割陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，保證兩個(gè)極產(chǎn)生的產(chǎn)物不互相接觸和干擾。化學(xué)電源的重要組成部分，直接影響化學(xué)電源的性能。1.1.3電解液（Electolyte)電極間電子傳遞的媒介。組成：溶劑和電解質(zhì)鹽分類(lèi)：水溶液體系、有機(jī)溶劑體系和熔融鹽體系1.1.2隔膜（Separator)分割陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，保電解池的設(shè)計(jì)與安裝

電極、電解液和連通的容器，電解池設(shè)計(jì)特點(diǎn)：電解池的體積不宜太大工作電極和輔助電極最好分腔放置參比室有一個(gè)液體密封帽需要惰性氣體保護(hù)，預(yù)留氣體的進(jìn)出口根據(jù)需要考慮恒溫裝置和攪拌裝置。備注：常見(jiàn)的電解池有單室、雙室和三室電解池的設(shè)計(jì)與安裝電極、電解液和連通的容電化學(xué)研究中的幾種電解池Electrode:

workingelectrode(WE)Acounterelectrode(CE)Breferenceelectrode(RE)

C電化學(xué)研究中的幾種電解池Electrode:眾所周知，通過(guò)對(duì)一個(gè)體系熱力學(xué)研究能夠知道一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在指定的條件下可進(jìn)行的方向和可達(dá)到的限度。化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能(或者反之），如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在設(shè)計(jì)的電池中進(jìn)行，通過(guò)熱力學(xué)研究同樣能夠知道該電池反應(yīng)對(duì)外電路所能提供的最大能量。這就是電化學(xué)熱力學(xué)所研究的內(nèi)容。1.2.1可逆化學(xué)過(guò)程的熱力學(xué)§1.2電極過(guò)程熱力學(xué)1.2.1.1平衡電極電勢(shì)電極的可逆性電池是有電極構(gòu)成的，可逆電池必須要求兩個(gè)電極或半電池是可逆的眾所周知，通過(guò)對(duì)一個(gè)體系熱力學(xué)研究能夠知道一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可逆電極必須具備的兩個(gè)條件：(1)、電極反應(yīng)是可逆的。如Zn|ZnSO4電極，其電極反應(yīng)為Zn2++2e-≒Zn只有正逆反應(yīng)的速率相等時(shí)，電極中物質(zhì)交換和電荷交換才是平衡的，即在任一瞬間，氧化溶解的鋅原子數(shù)等于還原的鋅離子數(shù)，正向反應(yīng)得到的電子數(shù)等于逆向反應(yīng)失去的電子數(shù)。(2)、電極在平衡條件下工作平衡條件是通過(guò)電極的電流等于零或者電流無(wú)限小。只有在這種條件下，電極上進(jìn)行的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的速率才被認(rèn)為是相等的可逆電極必須具備的兩個(gè)條件：2.可逆電極的電勢(shì)可逆電極電勢(shì)，即平衡電勢(shì)或平衡電極電勢(shì)。任何一個(gè)平衡電極電勢(shì)都是相對(duì)與一定的電極反應(yīng)而言的：氧化態(tài)+ze-還原態(tài)ikia當(dāng)正向反應(yīng)速率（還原反應(yīng)）ik與逆向反應(yīng)速率（氧化反應(yīng)）ia相等時(shí)，電極反應(yīng)中的物質(zhì)交換和電荷交換才是平衡的。電極處于平衡狀態(tài)。通常以符號(hào)表示某一電極的平衡電勢(shì)。2.可逆電極的電勢(shì)氧化態(tài)+ze-還原態(tài)ikia根據(jù)Nernst方程式，電極平衡電勢(shì)可寫(xiě)成下列通式，即：式中是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平衡電勢(shì)，叫做該電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。根據(jù)Nernst方程式，電極平衡電勢(shì)可寫(xiě)成下列通式，即：式1.2.1.2可逆電化學(xué)過(guò)程的熱力學(xué)電池可逆電動(dòng)勢(shì)：指在電流趨近于零時(shí)，構(gòu)成原電池個(gè)相界面的電勢(shì)差的代數(shù)和。等溫等壓下，一個(gè)可逆電池反應(yīng)和電功的關(guān)系式表示為：其中z為電極反應(yīng)中電子的計(jì)量系數(shù)。1.2.1.2可逆電化學(xué)過(guò)程的熱力學(xué)其中z為電極反應(yīng)中電子橋梁公式:ΔGT,P是一個(gè)重要判據(jù)，同樣E也可以作為判據(jù)橋梁公式:ΔGT,P是一個(gè)重要判據(jù)，同樣E也可以作為判據(jù)根據(jù)電池反應(yīng)的Gibbs函數(shù)的變化可以計(jì)算出電池的電動(dòng)勢(shì)和最大輸出電功。假如電池內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)總反應(yīng)為：aA+bB→lL+mM恒溫恒壓下，可逆電池所做最大電功等于體系Gibbs函數(shù)的減少，即ΔGT,P=-zFE。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)等溫方程式：根據(jù)電池反應(yīng)的Gibbs函數(shù)的變化可以計(jì)算出電池的電動(dòng)勢(shì)和最式中是參于反應(yīng)的物質(zhì)活度為1時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。即：電池電動(dòng)勢(shì)和活度的關(guān)系。式中是參于反應(yīng)的物質(zhì)活度為1時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)。即：可逆電池反應(yīng)熱可逆電池反應(yīng)熱和內(nèi)能變化可逆電池反應(yīng)熱可逆電池反應(yīng)熱和內(nèi)能變化1.2.2不可逆電化學(xué)過(guò)程的熱力學(xué)實(shí)際電極反應(yīng)時(shí)，都有電流通過(guò)，破壞了電極反應(yīng)的平衡狀態(tài)，實(shí)際發(fā)生的電化學(xué)過(guò)程基本上是不可逆過(guò)程。1.2.2.1電化學(xué)極化與過(guò)電勢(shì)

在有限的電流通過(guò)時(shí)，電極系統(tǒng)的電極電勢(shì)偏離其平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)為電極的極化現(xiàn)象。1.2.2不可逆電化學(xué)過(guò)程的熱力學(xué)實(shí)際電極反應(yīng)時(shí)，都有電流過(guò)電位（η=|E-E平衡|）在一定的外電流密度下，電極電勢(shì)與平衡電極電勢(shì)的差值的絕對(duì)值。采用過(guò)電勢(shì)來(lái)描述電極系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài)的程度。陽(yáng)極極化（E＞E平衡，ηa=E-E平衡）電極電位變得比其平衡電極電位更正。陰極極化（E＜E平衡，ηc=E平衡-E）電極電位變得比其平衡電極電位更負(fù)。過(guò)電位（η=|E-E平衡|）應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件極化的原因（1）濃差極化在有限電流通過(guò)電極時(shí)，因離子傳質(zhì)過(guò)程的遲緩性而導(dǎo)致電極表面附近離子濃度與本體溶液中不同，從而使電極電位偏離其平衡電極電位的現(xiàn)象，叫作濃差極化。

此時(shí)，由于電極表面的電化學(xué)過(guò)程為快步驟，仍可近似認(rèn)為其處于平衡狀態(tài)。所以，可以用能斯特方程來(lái)解釋濃差極化產(chǎn)生的本質(zhì)。但濃度需采用表面實(shí)際濃度。

“濃差過(guò)電位η濃差”是電極濃差極化程度的度量。極化的原因應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件1.2.2.2不可逆過(guò)程的電化學(xué)熱力學(xué)設(shè)在等溫等壓下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)在不可逆電池中，則體系的狀態(tài)函數(shù)的變化量ΔG、ΔH、ΔS和ΔU都與反應(yīng)在相同始末狀態(tài)下在可逆電池中發(fā)生時(shí)相同，但過(guò)程函數(shù)W與Q卻發(fā)生變化。對(duì)于電池實(shí)際放電過(guò)程，當(dāng)放電電池的端電壓V時(shí)，不可逆過(guò)程的電功Wi,f表示為：依據(jù)熱力學(xué)第一定律，電池不可逆過(guò)程的熱效應(yīng)為1.2.2.2不可逆過(guò)程的電化學(xué)熱力學(xué)依據(jù)熱力學(xué)第一定電解池的熱效應(yīng)對(duì)于等溫等壓下發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)度ξ=1mol的不可逆電解反應(yīng)，環(huán)境對(duì)體系作電功，當(dāng)施加在電解槽上的槽電壓為V時(shí)，不可逆電解過(guò)程的電功Wi,f表示為

Wi,f=-zVF不可逆電解過(guò)程的熱效應(yīng)為：電解池的熱效應(yīng)對(duì)于等溫等壓下發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)度ξ=1mol的不§1.3非法拉第過(guò)程及電極/溶液界面的性能理想極化電極通過(guò)外電路流向“電極/溶液”界面的電荷可能參加兩種不同的過(guò)程：（1）在界面上參加電極反應(yīng)，這一過(guò)程稱(chēng)為“法拉第過(guò)程”。在一定的電極電位下，該過(guò)程為連續(xù)過(guò)程，產(chǎn)生持續(xù)法拉第電流。（2）參加改變界面構(gòu)造，即改變界面荷電層的結(jié)構(gòu)，為“非法拉第”過(guò)程。與電容器的充放電過(guò)程相似，隨著電極電位的變化，只產(chǎn)生瞬間的非法拉第電流。§1.3非法拉第過(guò)程及電極/溶液界面的性能理想極化電極應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件

基本符合“理想極化電極”條件的實(shí)際電極體系：用純凈的汞與仔細(xì)除去了氧和其它氧化還原性雜質(zhì)的KCl溶液構(gòu)成的電極體系。（Hg、Cl-、OH-、K+、H+）該電極體系在+0.1V~-1.6V（相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極，vs.SHE）的電位范圍內(nèi)，具有“理想極化電極”的性質(zhì)。理想極化電極基本符合“理想極化電極”條件的實(shí)際電極體系：用純凈1.3.1電極的電容和電荷電容器C=q/E1.3.1電極的電容和電荷電容器任何兩個(gè)不同的物相接觸都會(huì)在兩相間產(chǎn)生電勢(shì)，這是因電荷分離引起的。兩相各有過(guò)剩的電荷，電量相等，正負(fù)號(hào)相反，相與吸引，形成雙電層。由于金屬電極和溶液界面帶有的電荷符號(hào)相反，存在電勢(shì)差，同樣將產(chǎn)生雙電層，其總厚度一般約為0.2-20納米。任何兩個(gè)不同的物相接觸都會(huì)在兩相間產(chǎn)生電勢(shì)，這是因電荷分1.3.2雙電層理論概要1.3.2雙電層理論概要應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件Stern雙電層模型又稱(chēng)為Gouy-Chapman-Stern模型（簡(jiǎn)稱(chēng)GCS模型）。此模型中將“電極／溶液”界面雙電層分為兩個(gè)組成部分：緊密層與分散層。該模型注意到溶液中的離子電荷是有一定幾何尺寸的。通常情況下，緊密雙電層的厚度等于溶液中水化離子的半徑d。但如果水化離子的變形性較大，或者是電極表面與水化離子之間存在著特性作用，則其厚度將明顯小于d。分散層厚度決定于離子熱運(yùn)動(dòng)和靜電引力的平衡關(guān)系。Stern雙電層模型應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件現(xiàn)代緊密層精細(xì)模型

Dockris、Devanathan與Muller等人于1963年提出了BDM雙電層模型。這一模型主要考慮到金屬電極與電解質(zhì)溶液的界面上水分子的影響，視緊密層由兩個(gè)串聯(lián)的雙電層組成：緊靠電極表面的內(nèi)層（厚度為x1內(nèi))為吸附的水分子偶極層和特性吸附離子等，這些離子部分或全部去水化。外層是厚度為x2外的水化離子層，通過(guò)靜電吸引到金屬的表面。外緊密層與溶液本體之間為分散層。現(xiàn)代緊密層精細(xì)模型應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件小結(jié)（1）由于界面兩側(cè)存在剩余電荷所引起的界面雙電層包括：緊密層與分散層。緊密層一般厚度只有零點(diǎn)幾個(gè)納米，在稀溶液中及qM較小時(shí)，分散層厚度可達(dá)數(shù)十納米，在濃溶液中和qM較大時(shí)，分散層趨近于零。（2）分散層是由離子熱運(yùn)動(dòng)所引起，其結(jié)構(gòu)只與溫度、電解質(zhì)濃度（包括價(jià)型）及分散層中剩余電荷濃度有關(guān)，而與離子的個(gè)別特性無(wú)關(guān)。（3）緊密層的性質(zhì)決定于界面層的結(jié)構(gòu)，一般又可分為內(nèi)緊密層與外緊密層，二者串聯(lián)。小結(jié)雙電層理論的應(yīng)用

超級(jí)電容器雙電層理論的應(yīng)用

超級(jí)電容器應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件0.010.11101001000Specific

Energy

(W/kg)Specific

Power

(W/kg)CAPACITORSBATTERIESFUELCELLSCharacteristicsofsupercapacitorsSUPER

CAPACITORS0.010.11101001000SpecificEner應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件由超級(jí)電容器做動(dòng)力的上海市新型公交由超級(jí)電容器做動(dòng)力的上海市新型公交1.3.3零電荷電勢(shì)與表面吸附電毛細(xì)曲線法在“汞/KCl溶液”電極系統(tǒng)中，界面張力σ與界面電位差（即電極電位φ）之間的關(guān)系曲線，為電毛細(xì)曲線（σ-φ曲線）。采用毛細(xì)管靜電計(jì)的方法測(cè)量：在一系列的電極電位φ下，測(cè)量相應(yīng)的汞電極表面的界面張力σ，然后繪出σ-φ曲線，即電毛細(xì)曲線。1.3.3零電荷電勢(shì)與表面吸附電毛細(xì)曲線法應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件

在恒溫、恒壓下，吉布斯吸附公式為：式中μi是溶液中組分i的化學(xué)位；是組分i的表面剩余量，它表示組分i在單位表面層中的摩爾數(shù)與溶液本體濃度中摩爾數(shù)的差值熱力學(xué)關(guān)系式推導(dǎo)對(duì)電位可以改變的電極而言，電子可以看成是一種能在表面上吸附的活性粒子。若電極上剩余電荷密度為q，則電子的表面吸附量為（負(fù)號(hào)表示的符號(hào)相反）當(dāng)電子向界面轉(zhuǎn)移時(shí)，它的偏摩爾自由焓的變化

因此

(1)(2)從(1)式右側(cè)的式子中，再將電子這一組分單獨(dú)列出，并將（2）式代入可得：

(3)在恒溫、恒壓下，吉布斯吸附公式為：熱力學(xué)關(guān)系式推導(dǎo)對(duì)若在測(cè)量不同電位下的界面張力時(shí)，維持溶液組成不變，對(duì)每一組分來(lái)說(shuō)，因此（3）式可簡(jiǎn)化成或這個(gè)描述，與q三者關(guān)系的式子，稱(chēng)為李普曼（Lippmann）方程或電毛細(xì)微分方程。

若電極表面剩余電荷為零，表面張力σ最大，這一點(diǎn)相應(yīng)電極的電勢(shì)稱(chēng)之為零點(diǎn)荷電勢(shì)若在測(cè)量不同電位下的界面張力時(shí)，維持溶液組成不變，對(duì)每一組分應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件零電荷電位

電極表面不帶有剩余電荷時(shí)的電極電位稱(chēng)為零電荷電位φ0

。此時(shí)，“電極／溶液”界面上不會(huì)出現(xiàn)由于表面剩余電荷而引起的離子雙電層。

測(cè)定φ0的方法主要有電毛細(xì)曲線法(對(duì)于液態(tài)金屬電極)及微分電容法。利用稀溶液中微分電容曲線上的最小值來(lái)決定φ0是目前最精確的測(cè)定方法。除此之外，對(duì)于固體金屬，還可以通過(guò)測(cè)定一些與界面張力有關(guān)的參數(shù)—?dú)馀莸慕佑|角、固體的表面硬度、潤(rùn)濕性等來(lái)確定φ0。零電荷電位應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件物種在電極表面吸附類(lèi)型第一種類(lèi)型：電極表面過(guò)剩電荷存在，離子通過(guò)靜電引力吸附于電極表面。簡(jiǎn)單陰、陽(yáng)離子的吸附屬于這類(lèi)第二種類(lèi)型：憎水的有機(jī)化合物（中性有機(jī)分子）取代電極表面吸附的極性分子而吸附于電極表面第三種類(lèi)型：核外電子排布為d10的金屬離子，與陰離子形成配合物后吸附與電極表面第四種類(lèi)型：過(guò)渡金屬配合物的吸附，與第三種類(lèi)型不同，其吸附特征可以通過(guò)表面電荷情況和d電子的分布來(lái)了解第五種類(lèi)型：前四類(lèi)吸附速度較快，該類(lèi)吸附需要一定時(shí)間才能完成物種在電極表面吸附類(lèi)型第一種類(lèi)型：電極表面過(guò)剩電荷存在，離子1.4法拉第過(guò)程和影響電極反應(yīng)速度的因素

1.4.1電極反應(yīng)類(lèi)型和機(jī)理電極反應(yīng)類(lèi)型簡(jiǎn)單的電子遷移反應(yīng)Fe3++e－Fe2+金屬沉積反應(yīng)表面膜的轉(zhuǎn)移反應(yīng)PbO2(s)+4H++SO42-+2e－PbSO4(s)+2H2O伴隨化學(xué)反應(yīng)的電子遷移反應(yīng)多孔氣體擴(kuò)散電極中的氣體還原氧化反應(yīng)氣體析出反應(yīng)腐蝕反應(yīng)，亦即金屬的溶解反應(yīng)1.4法拉第過(guò)程和影響電極反應(yīng)速度的因素

1.4.1電1.4.2電極反應(yīng)機(jī)理CE機(jī)理：是指發(fā)生電子遷移反應(yīng)之前發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)酸性介質(zhì)中HCHO的還原反應(yīng)：1.4.2電極反應(yīng)機(jī)理CE機(jī)理：是指發(fā)生電子遷移反應(yīng)之前發(fā)生EC機(jī)理：是指在電極/溶液界面發(fā)生電子遷移反應(yīng)之后又發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)

EC機(jī)理：是指在電極/溶液界面發(fā)生電子遷移反應(yīng)之后又發(fā)生了化催化機(jī)理：EC機(jī)理的一種催化機(jī)理：EC機(jī)理的一種ECE機(jī)理：指氧化還原物種現(xiàn)在電極上發(fā)生電極遷移反應(yīng)，接著又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在此兩反應(yīng)后又發(fā)生了電子遷移反應(yīng)ECE機(jī)理：指氧化還原物種現(xiàn)在電極上發(fā)生電極遷移反應(yīng)，接著又1.4.2電化學(xué)實(shí)驗(yàn)及電化學(xué)電池的變量影響電極反應(yīng)的一些變量1.4.2電化學(xué)實(shí)驗(yàn)及電化學(xué)電池的變量影響電極反應(yīng)的一些變未知體系研究的一般方法未知體系研究的一般方法(a),廣義概念，(b)光譜實(shí)驗(yàn)，(c）電化學(xué)實(shí)驗(yàn)未知體系研究的一般方法未知體系研究的一般方法已知體系的研究方法對(duì)于已知體系，電化學(xué)測(cè)定方法是將化學(xué)物質(zhì)的變化歸結(jié)為電化學(xué)反應(yīng)，也就是以體系中的電位、電流或電量作為體系中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的量度進(jìn)行測(cè)定的方法。電化學(xué)測(cè)定方法的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)測(cè)定簡(jiǎn)單

(2)測(cè)定靈敏度高

(3)即時(shí)性

(4)經(jīng)濟(jì)性已知體系的研究方法對(duì)于已知體系，電化學(xué)測(cè)定方法是將化學(xué)物1.4.3影響電極反應(yīng)速度的因素和電極的極化

由于電極反應(yīng)是異相的，電極反應(yīng)速度通常用單位面積的電流密度來(lái)表示

對(duì)于一個(gè)電極反應(yīng)，如:其反應(yīng)速度的大小與通過(guò)的法拉第電流密切相關(guān)。依據(jù)庫(kù)侖定律和法拉第定律：

依據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)知識(shí)，單位時(shí)間生成或消耗的物質(zhì)的量，即反應(yīng)速度可表示為：1.4.3影響電極反應(yīng)速度的因素和電極的極化應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件對(duì)于發(fā)生于異相界面的電極反應(yīng)，施加在工作電極上的電勢(shì)大小表示了電極反應(yīng)的難易程度，而流過(guò)的電流則表示了電極表面上所發(fā)生反應(yīng)的速度。電極反應(yīng)速度除受通常的動(dòng)力學(xué)變量的影響之外，還與物質(zhì)傳遞到電極表面的速度以及各種表面效應(yīng)相關(guān)?？偟碾姌O反應(yīng)是由一系列步驟所組成，一般來(lái)講，電極反應(yīng)的速度由一系列過(guò)程所控制，這些過(guò)程可能是以下幾種。對(duì)于發(fā)生于異相界面的電極反應(yīng)，施加在工作電極上的電勢(shì)大小電極過(guò)程的基本歷程（1）反應(yīng)物粒子從溶液本體向電極表面?zhèn)鬟f。這一步驟稱(chēng)為液相傳質(zhì)步驟。（2）反應(yīng)物粒子在電極表面或電極表面附近的液層中進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化，例如在表面上吸附或發(fā)生化學(xué)變化。(前置轉(zhuǎn)化步驟)（3）“電極/溶液”界面上的電子傳遞，生成反應(yīng)產(chǎn)物。這一步驟稱(chēng)為電化學(xué)步驟。電極過(guò)程的基本歷程（4）反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面或表面附近的液層中進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化，例如從表面上脫附或發(fā)生化學(xué)變化。（后置轉(zhuǎn)化步驟）（5）a：反應(yīng)產(chǎn)物生成新相，例如結(jié)晶或生成氣體；b：反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面向溶液中或液態(tài)電極內(nèi)傳遞，這一步驟也稱(chēng)為液相傳質(zhì)步驟。任何電極過(guò)程都包括1、3、5步。（4）反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面或表面附近的液層中進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化，例如應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件電極過(guò)程的主要特征（1）一般電極過(guò)程的基本步驟串聯(lián)進(jìn)行，當(dāng)整個(gè)電極過(guò)程達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，各個(gè)基本步驟的凈反應(yīng)速度相等。（2）整個(gè)電極過(guò)程的速度受速度最慢（活化能最大）的基本步驟控制，該步驟稱(chēng)為“控制步驟”。（3）“分區(qū)進(jìn)行”——即氧化、還原反應(yīng)可以分別在陽(yáng)極和陰極進(jìn)行，反應(yīng)中涉及的電子通過(guò)電極或外電路傳遞。（4）“電極/溶液”界面附近的條件（電場(chǎng)、傳質(zhì)）對(duì)電極過(guò)程的影響。在“電極/溶液”界面上我們有可能在一定范圍內(nèi)隨意的控制反應(yīng)表面的“催化活性”與反應(yīng)條件。所以說(shuō)電極過(guò)程是一種很特殊的異相催化反應(yīng)過(guò)程。電極過(guò)程的主要特征1.4.4電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介電極/溶液界面電位1V電極反應(yīng)速度1010，25℃-1000℃提高105倍。電極/電解質(zhì)溶液界面的雙電層結(jié)構(gòu)電極附件的離子分布和電位分布與雙電層有關(guān)。電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的主要任務(wù)是確定電極過(guò)程各步驟，闡明反應(yīng)機(jī)理和速度方程。電化學(xué)反應(yīng)的核心步驟是電極在電極/溶液界面上的異相傳遞。1.4.4電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介電極/溶液界面電位1.4.4.1電化學(xué)反應(yīng)速度的表示式只考慮電子遷移的情況本體溶液濃度和電極表面不同1.4.4.1電化學(xué)反應(yīng)速度的表示式注意式中符號(hào)的意義注意式中符號(hào)的意義應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件1.4.4.2平衡電位下的電極反應(yīng)速度-交換電流交換電流：當(dāng)施加電位等于平衡電極電勢(shì)時(shí)，電極反應(yīng)處于平衡態(tài)，通過(guò)的靜電流為零，此時(shí)的正向逆向電流。1.4.4.2平衡電位下的電極反應(yīng)速度-交換電流交換電流：應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件1.4.4.3電流與超電勢(shì)的關(guān)系1.4.4.3電流與超電勢(shì)的關(guān)系（1).低超電勢(shì)下的電化學(xué)極化規(guī)律當(dāng)很小時(shí)，B-V方程按級(jí)數(shù)展開(kāi)，并略去高次項(xiàng)，得：∵∴或電荷傳遞電阻（1).低超電勢(shì)下的電化學(xué)極化規(guī)律當(dāng)很小時(shí)，B-（2).高超電勢(shì)下的電化學(xué)極化規(guī)律

當(dāng)很大時(shí)：忽略B-V方程右邊后一指數(shù)項(xiàng)：取對(duì)數(shù)：（2).高超電勢(shì)下的電化學(xué)極化規(guī)律當(dāng)很大時(shí)與經(jīng)驗(yàn)公式的比較對(duì)陰極反應(yīng)：對(duì)陽(yáng)極反應(yīng)：與經(jīng)驗(yàn)公式的比較對(duì)陰極反應(yīng)：應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件(3)Tafel方程Tafel方程只適用于不存在著物質(zhì)傳遞對(duì)電流的影響的情況。（超電勢(shì)大）盡管如此，Tafel方程仍是求解電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)參數(shù)的得力工具(3)Tafel方程Tafel方程只適用于不存在著物質(zhì)傳遞§1.5物質(zhì)傳遞控制反應(yīng)緒論1.5.1物質(zhì)傳遞的形式電遷移(migration)：電解質(zhì)溶液中的帶電粒子在電場(chǎng)作用下沿著一定的方向移動(dòng)。對(duì)流(convection)：一部分溶液與另一部分溶液之間的相對(duì)流動(dòng)。擴(kuò)散(diffusion)：溶液中某一組分自發(fā)地從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動(dòng)。

§1.5物質(zhì)傳遞控制反應(yīng)緒論1.5.1物質(zhì)傳遞的形式電極表面?zhèn)髻|(zhì)區(qū)域的劃分電極表面?zhèn)髻|(zhì)區(qū)域的劃分三種傳質(zhì)方式的比較

傳質(zhì)方式區(qū)別電遷移對(duì)流擴(kuò)散動(dòng)力電場(chǎng)力重力差外力化學(xué)位梯度傳輸?shù)奈镔|(zhì)帶電粒子任何微粒任何微粒傳質(zhì)區(qū)域速度三種傳質(zhì)方式的比較傳質(zhì)方式電遷移對(duì)流擴(kuò)散動(dòng)力1.5.2穩(wěn)態(tài)物質(zhì)傳遞當(dāng)溶液中存在大量局外電解質(zhì)時(shí)，反應(yīng)粒子的電遷移流量可被忽略。但對(duì)流和擴(kuò)散常常攪在一起，總是存在著兩種過(guò)程交疊的區(qū)域。也就是說(shuō)在有些范圍內(nèi)既有擴(kuò)散又有對(duì)流。無(wú)法研究它們單個(gè)過(guò)程的規(guī)律性。為了單獨(dú)研究擴(kuò)散的規(guī)律，利用以下設(shè)備，使擴(kuò)散區(qū)(或稱(chēng)擴(kuò)散層)與對(duì)流區(qū)分開(kāi)。1.5.2穩(wěn)態(tài)物質(zhì)傳遞當(dāng)溶液中存在大量局外電解質(zhì)時(shí)，反應(yīng)粒大量局外電解質(zhì)

強(qiáng)烈攪拌

管徑極小一.理想條件下的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散大量局外強(qiáng)烈攪拌管徑極小一.理想條件下的穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)規(guī)律對(duì)于反應(yīng)：穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的電流密度：極限擴(kuò)散電流密度：理想穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)規(guī)律對(duì)于反應(yīng)：

穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的特點(diǎn)：

1.2.3.i與l成反比4.當(dāng)時(shí)，出現(xiàn)極限擴(kuò)散電流穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散的特點(diǎn)：1.§1.6電化學(xué)研究方法介紹電極過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，電極反應(yīng)總包含有許多步驟。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于一個(gè)體系的電化學(xué)研究，主要有以下三個(gè)步驟，即實(shí)驗(yàn)條件的選擇和控制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。電化學(xué)研究方法籠統(tǒng)分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)§1.6電化學(xué)研究方法介紹電極過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，電極反應(yīng)電位掃描技術(shù)——循環(huán)伏安法

如以等腰三角形的脈沖電壓加在工作電極上，得到的電流電壓曲線包括兩個(gè)分支，如果前半部分電位向陰極方向掃描，電活性物質(zhì)在電極上還原，產(chǎn)生還原峰，那么后半部分電位向陽(yáng)極方向掃描時(shí)，還原產(chǎn)物又會(huì)重新在電極上氧化，產(chǎn)生氧化峰。因此一次三角波掃描，完成一個(gè)還原和氧化過(guò)程的循環(huán)，故該法稱(chēng)為循環(huán)伏安法，其電流—電壓曲線稱(chēng)為循環(huán)伏安曲線。如果電活性物質(zhì)可逆性差，則氧化峰與還原峰的高度就不同，對(duì)稱(chēng)性也較差。循環(huán)伏安法中電壓掃描速度可從每秒種數(shù)毫伏到1伏。電位掃描技術(shù)——循環(huán)伏安法如以等腰三角形的脈沖電壓加循環(huán)伏安法的應(yīng)用

循環(huán)伏安法是一種很有用的電化學(xué)研究方法，可用于電極反應(yīng)的性質(zhì)、機(jī)理和電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)參數(shù)的研究。但該法很少用于定量分析。

（1）電極可逆性的判斷循環(huán)伏安法中電壓的掃描過(guò)程包括陰極與陽(yáng)極兩個(gè)方向，因此從所得的循環(huán)伏安法曲線的氧化峰和還原峰的峰高和對(duì)稱(chēng)性中可判斷電活性物質(zhì)在電極表面反應(yīng)的可逆程度。若反應(yīng)是可逆的，則曲線上下對(duì)稱(chēng)，若反應(yīng)不可逆，則曲線上下不對(duì)稱(chēng)。

（2）電極反應(yīng)機(jī)理的判斷循環(huán)伏安法還可研究電極吸附現(xiàn)象、電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、電化學(xué)—化學(xué)耦聯(lián)反應(yīng)等,對(duì)于有機(jī)物、金屬有機(jī)化合物及生物物質(zhì)的氧化還原機(jī)理研究很有用。循環(huán)伏安法的應(yīng)用

循環(huán)伏安法是一種很有用的電化學(xué)研究方應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件控制電位技術(shù)——單電勢(shì)階躍法

一種電化學(xué)研究方法。開(kāi)始時(shí)(t=0)電極電勢(shì)從開(kāi)路突躍至某一指定恒值，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，測(cè)量電流隨時(shí)間的變化(計(jì)時(shí)電流法)或電量隨時(shí)間的變化(計(jì)時(shí)電量法)，從而計(jì)算電極等效電路中各元件的數(shù)值，獲得相應(yīng)電極反應(yīng)的有關(guān)參數(shù)。電勢(shì)階躍法可用于測(cè)量電極反應(yīng)的等效阻抗和雙電層電容，也常用于測(cè)量粗糙多孔表面的雙電層電容并得到電極真實(shí)表面積?？刂齐娢患夹g(shù)——單電勢(shì)階躍法

一種電化學(xué)研究方法。開(kāi)始時(shí)應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件控制電流技術(shù)——恒電流電解是在恒定的電流條件下進(jìn)行電解，然后通過(guò)稱(chēng)量求得電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來(lái)進(jìn)行分析測(cè)定的一種電重量法。適用于溶液中只有一種金屬離子可被電沉積的場(chǎng)合。亦可用來(lái)進(jìn)行電動(dòng)次序氫以下的金屬和氫以上的金屬的分離。此法選擇性差，不如控制電位電解法。如要用此對(duì)兩種還原電位相差不大的金屬離子進(jìn)行分離，可借助化學(xué)方法，如加入某種試劑，使與其中一種金屬離子形成難溶、難電離物質(zhì)或配合物等。控制電流技術(shù)——恒電流電解是在恒定的電流條件下進(jìn)行電解，應(yīng)用電化學(xué)基礎(chǔ)PPT課件60年代初，美國(guó)著名電化學(xué)家R.N.Adams教授在指導(dǎo)他的研究生T.Kuwana進(jìn)行鄰二苯胺衍生物電氧化時(shí)，觀察到電極反應(yīng)伴隨有顏色的變化，他提出了這樣的設(shè)想：“能不能設(shè)計(jì)出一種能看穿的電極，以光譜的方法來(lái)識(shí)別所形成的有色物質(zhì)呢？”。這個(gè)創(chuàng)新思想終于在1964年由Kuwana實(shí)現(xiàn)了。他們第一次使用的光透電極（OTE）是在玻璃板上鍍了一薄層摻雜Sb的SnO2玻璃（Nesa玻璃）。光譜電化學(xué)從此得到了迅速發(fā)展，已成為電化學(xué)的一個(gè)重要分支。它是各種波譜技術(shù)和