电化学测试实验报告

1、电化学测试技术试验报告试验地点:8号楼8313姓名：徐荣学号：SX1806015指导老师：佟浩 试验一 铁氰化钾的循环伏安测试一、试验目的1. 学习固体电极表面的处理方法；2. 把握循环伏安仪的使用技术；3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响 。二、试验原理铁氰化钾离子Fe(CN)63-亚铁氰化钾离子Fe(CN)64-氧化还原电对的标准电极电位为：Fe(CN)63- + e-= Fe(CN)64- = 0.36V电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为： =+ RT/F ln(COx/CRed)在肯定扫描速率下，从起始电位（-0.2 V）正向扫描到转折电位（+0.8 V）期间，溶液中F

2、e(CN)64-被氧化生成Fe(CN)63-，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位（+0.6 V）变到原起始电位（-0.2 V）期间，在指示电极表面生成的Fe(CN)63-被还原生成Fe(CN)64-，产生还原电流。为了使液相传质过程只受集中把握，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在0.1M NaCl溶液中Fe(CN)64-的电子转移速率大，为可逆体系（1M NaCl溶液中，25时，标准反应速率常数为5.2×10-2 cm2s-1）。三、仪器和试剂电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池；容量瓶。0.50 mol·L-1 K3Fe(CN)6；0.50 m

3、ol·L-1 K4Fe(CN)6 ；1 mol·L-1 NaCl四、试验步骤1. 指示电极的预处理铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05 µm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。2. 支持电解质的循环伏安图在电解池中放入0.1 mol·L-1 NaCl溶液，插入电极，以新处理的铂电极为指示电极，铂丝电极为帮助电极，饱和甘汞电极为参比电极，进行循环伏安仪设定；起始电位为-0.2 V；终止电位为+0.6 V。开头循环伏安扫描，记录循环伏安图。3. 不同扫描速率K3 Fe(CN)6溶液的循环伏安图在0.50 mol·L-1 K4 Fe(CN)6溶液中，

4、以10 mV/s、25 mV/s、50 mV/s、100 mV/s、200 mV/s、500 mV/s,在-0.15 V至+0.7 V电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。五、留意事项1. 试验前电极表面要处理洁净。2. 扫描过程保持溶液静止。六、数据处理1、将不同扫描速率5、10、25、50、100、200、500mV/s的循环伏安曲线进行处理，得到阳极峰和阴极峰电流值，将其与扫速的二分之一次方作曲线，得到如图所示：图1 不同扫速的CV曲线（无NaCl）图2 不同扫速的CV曲线（有NaCl）2、分别以ipa、 ipc对v1/2作图:表1 扫描速率与峰电流（无NaCl）扫速v/(mV/s)510

5、2550100200 500V1/22.243.1657.071014.14 22.36ipa/mA0.011050.015620.023790.031350.038510.049180.06994ipc/mA-0.0105-0.01399-0.01959-0.02512-0.03219-0.04336-0.0694图3 ipa 与ipc对作图峰电流与扫描速率间的关系（无NaCl）表2 扫描速率与峰电流扫速v/(mV/s)5102550100200 500V1/22.243.1657.071014.14 22.36ipa/mA0.006320.009780.015620.021250.0278

6、10.039130.06558ipc/mA-0.007-0.00901-0.01408-0.0161-0.02235-0.03029-0.05112图4 ipa 与ipc对作图峰电流与扫描速率间的关系七 试验结论峰电流的比值为：ip1/ip21。由此可知，铁氰化钾体系(Fe(CN)63-/4-)在中性水溶液中的电化学反应是一个可逆过程。(注：由于该体系的稳定，电化学工作者常用此体系作为电极探针，用于鉴别电极的优劣。) 在误差的范围内K3 Fe(CN)6在NaCl溶液中电极过程的具有可逆性。从图中可以看出来随着扫描速率的增大氧化还原峰的距离越来越大，即是可逆性降低。依据电化学理论，对于集中把握的

7、电极过程，峰电流ip与扫描速度的二分之一次方呈正比关系。由图得出峰电流ipa和ipc与扫描速度的二分之一次方呈线性关系，相关系数达到0.9919，0.9965以及0.9841，0.9974。由此可说明，铁氰化钾循环伏安是由集中把握的电极过程。试验三 铁氰化钾沟通阻抗一、试验目的：1.了解沟通阻抗的测试原理和方法2.学会解读沟通阻抗图谱二、试验原理：在低频区，简化后可得：； 在高频区，当时，可以求得：，两式消去得：三、 试验装置：CHI750C电化学工作站，铁氰化钾，亚铁氰化钾，铂电极，参比电极。四、试验步骤1溶液的配制在250mL容量瓶中，依次加入K4Fe(CN)6溶液和K3Fe(CN)6溶液

8、，使稀释至接近刻度处，静置，用蒸馏水定容。配制K3Fe（CN）6 和K4Fe（CN）6浓度均为0.005mol/L的溶液。2 K4Fe(CN)6溶液和K3Fe(CN)6溶液的沟通阻抗曲线初始电平0.1V，从低频0.01Hz到高频100KHz，振幅0.005V。五、结果与争辩图5 K3Fe（CN）6 和K4Fe（CN）6浓度均为5mM的溶液沟通阻抗图数据分析:从图中可以看到，在低频区，当f=p/4时，电极的Nyquist图是一条斜率为1的直线，受集中把握，直线在Z轴上的截距为RL+RP-2Cd。图上消灭实重量和虚重量的线性相关，这是电极过程集中把握的最鲜亮的阻抗特征。复平面上相应于高频区的阻抗曲

9、线是一个半圆，受电化学把握，圆心在Z轴上RL+RP/2处，半径等于RP/2,其中加入NaCl的eis在高频区具有更小的半圆，传荷阻抗较小，具有更快的电荷转移速率。试验四 苯胺单体的电聚合一、试验目的1、生疏电化学工作站测试方法的应用2、了解苯胺单体电聚合的机理二、试验原理聚苯胺作为一种优良的防腐材料渐渐引起重视，并且成为导电聚苯胺最有期望的争辩领域。因导电聚合物(如聚苯胺)通常不溶于水和一般有机溶剂，且无热塑性，故加工困难，涂料生产成本很高，涂料的生产和涂装过程涉及大量的挥发性有机溶剂，易造成生产和四周环境的空气污染，危害工人健康。因此，接受电化学法制备导电聚苯胺在防腐蚀应用上应具有更大的优势

10、。苯胺的电聚合反应可以概括为以下过程：一般认为，反应的第一步是电极从芳香族单体上夺取一个电子，使其氧化成为阳离子自由基;生成的两个阳离子自由基之间发生加成性偶合反应，再脱去两个质子，成为比单体更易于氧化的二聚物。留在阳极四周的二聚物连续被电极氧化成阳离子，连续其链式偶合反应。三、 试验试剂基仪器试剂：苯胺单体、0.5M 硫酸仪器：化学工作站、三电极体系四、 试验步骤首先、打磨铂片电极，尽量打磨发亮，将较亮的一极作为工作极。其次、连接测量电路。将三个电极分别插入注入0.5mol«L-1硫酸和苯胺单体的电解溶液的中。最终、将电解池中的三电极分别与电化学工作站三根相应的导线相连。然后测量并

11、保存数据。在-0.20.8 V之间以，10，200 mV/s的扫速循环伏安扫描50圈，比较电容性能。 五、 试验数据及分析图6 50mv/s的CV曲线图7 200mv/s的CV曲线图数据分析：从图中可观看到聚苯胺两对典型的氧化还原峰(即苯胺的氧化掺杂) ,这不同于典型的双电层电容器的循环伏安曲线,显示出法拉第准电容的存在,且随循环次数的增加,反应电流随之增大,表明聚苯胺在铂电极上的顺当聚合，50 mv/s扫速下反应电流增加的更快说明低扫速更有利于聚苯胺在铂电极上的聚合，具有更好的反应动力学。试验六 镍片钝化曲线一、 试验目的：1.生疏CHI电化学工作站的使用。2.学会用阳极钝化曲线进行样品分析

12、的试验技术。3.了解镍片在不同电势区间表现出的钝化和破钝现象二、 试验原理由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。金属表面状态发生变化，使它具有贵金属的低腐蚀速率和正电极电势增高等特征的过程。金属与四周介质自发地进行化学作用而产生的金属钝化称为化学钝化或自钝化作用 。通常强氧化剂（浓HNO3、KMnO4、K2Cr2O7、HClO3 等）可使金属钝化。钝化后的金属失去原有的某些特性。若金属通过电化学阳极极化引起钝化称为阳极钝化。一些可以钝化的金属，当从外部通入电流，电位随电流上升，达到致钝电位后，腐蚀电流急速下降，后随电位上升，腐蚀电流不变，直到过钝区为止利用这个原理，以要爱护的设

13、备为阳极导入电流，使电位保持在钝化区的中段，腐蚀率可保持很低值。在保持钝性的电位区间，打算金属的阳极溶解电流密度大小的是钝化膜的溶解速度，所以，金属的钝态不是热力学稳定状态，而是一种远离平衡的耗散结构状态。阳极爱护法需要一台恒电位仪以把握设备的电位（以免波动时进入活化区或过钝化区）。由于只适用于可钝化金属，所以这种方法的应用受到限制。三、 试验装置：CHI750C电化学工作站，镍片，铂电极，参比电极。四、试验步骤1镍电极前处理：争辩电极是高纯Ni电极，经1.5研磨膏抛光，洗涤剂和蒸馏水冲洗即可待用。2电解液配制：电解质溶液是0.1M H2SO4溶液。3试验装置搭配：帮助电钮是Pt电极。参电极是

14、饱和甘汞电极。4设置参数测试：初始电极电位为-0.4 VvsSCE，终止电位为1.8VvsSCE。把握扫描速度测定单程阳极钝化曲线。五、结果与争辩试验测试所得钝化曲线结果如图：图8 镍钝化曲线图数据分析：镍片钝化曲线可分为四个区域：由图可观看到: -0.18v到0v区间为活性溶解区,是镍片的正常溶解区间，阳极电流随电位变化符合Tafel公式； 0到0.35v区间为钝化过渡区,此时镍片表面形成钝化膜,所以电流密度随着阳极电极电势增大而减小 0.35v到1.43v为钝化稳定区,金属处于钝化状态,此时镍片表面生成一层致密的钝化膜,在此区间电流密度稳定在很小值，此时的电流

15、密度为金属镍的稳定溶解电流密度；1.43v以后为过钝化区,电流密度又随阳极电极电势的增大而快速增大,在此区间钝化了的镍片又重新溶解。试验七 镍片在硫酸体系tafel争辩一试验目的：1.学会运用tafel试验方法测定电化学动力学参数。2.学会运用tafel建立电化学分析方法。二试验原理：塔菲尔（Tafel）线外推法。一种测定腐蚀速率的方法。做法是将金属样品制成电极浸入腐蚀介质中，测量稳态的伏安（EI）数据，作log|I|E图，将阴、阳极极化曲线的直线部分延长，所得交点对应的即为logIcorr,由腐蚀电流Icorr除以事先精确测量的样品面积S0，即得腐蚀速率。此法快速省时，适用于金属均匀腐蚀的测量。首先关系是：E=a+b*|lgi|，所以a值的求法，就直接延长阳极支与E轴的交点，而b的值其实就是阳极支曲线的斜率，在图上就能求出。电极的极化引发的电极反应中电流、电压的关系变化繁多，统称为极化曲线，或称伏安图。它的测量和争辩是电极反应动力学的重要内容，其结果也是电化同学产过程把握的重要依据。极化曲线的测量方法可以是“稳态”的，也可是“暂态”的。前者是先把握恒定的电流(或电压)，待响应电压(或电流)恒定后测量之，可获得稳态极化曲线。后者则把握电流恒定或按肯定的程序变化，测量响应电势的变化；或把握相应的电势，测量响应电流的变化获得暂态极化曲线。三、试验器材仪器：CHI660A电化学工作