铁极化曲线测定市公开课一等奖百校联赛优质课金奖名师赛课获奖课件

铁极化曲线测定1/25试验目标掌握恒电位法测定电极极化曲线原理和试验技术。经过测定Fe在H2SO4、HCl溶液中阴极极化、阳极极化曲线，求算Fe自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。了解Cl-离子，缓蚀剂等原因对铁电极极化影响。讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中应用。2/25Icorr为Fe在H2SO4溶液中自腐蚀电流试验原理图1Fe极化曲线3/25金属电化学腐蚀是金属与介质接触时发生自溶解过程。比如

FeFe2++2e(1)

2H++2eH2(2)试验原理4/25Fe将不停被溶解，同时产生H2。Fe电极和H2电极及H2SO4溶液组成了腐蚀原电池，其腐蚀反应为：Fe+2H+Fe2++H2(3)这就是Fe在酸性溶液中腐蚀原因。试验原理5/25

当电极不与外电路接通时，其净电流为零。即Icorr=IFe=-IH≠0。图1中ra为阴极极化曲线。当对电极进行阴极极化，即加比Ecorr更负电势，反应[1]被抑制，反应[2]加速，电化学过程以H2析出为主，这种效应称为“阴极保护”

.塔菲尔(Tafel)半对数关系，即：试验原理6/25

图1中ab为阳极极化曲线。当对电极进行阳极极化时，即加比Ecorr更正电势，则反应[2]被抑制，反应[1]加速，电化学过程以Fe溶解为主。符合试验原理7/25图2Fe钝化曲线致钝电位Ip致钝电流试验原理8/25abc段是Fe正常溶解，生成Fe2+，称为活化区。cd段称为活化钝化过渡区。试验原理9/25de段电流称为维钝电流此段电极处于比较稳定钝化区,Fe2+离子与溶液中离子形成FeSO4沉淀层，阻滞了阳极反应，因为H+不易到达FeSO4层内部，使Fe表面pH增大，Fe2O3、Fe3O4开始在Fe表面生成，形成了致密氧化膜，极大地阻滞了Fe溶解，因而出现钝化现象。ef段称为过钝化区试验原理10/25测量方法

图中W表示研究电极、C表示辅助电极、r表示参比电极。参比电极和研究电极组成原电池，可确定研究电极电位。辅助电极与研究电极组成电解池，使研究电极处于极化状态。图3恒电位法原理示意图11/25在实际测量中，常采取恒电势法有以下两种：静态法：将电极电势较长时间地维持在某一恒定值，同时测量电流密度随时间改变，直到电流基本上到达某一稳定值。如此逐点地测量在各个电极电势下稳定电流密度值，以取得完整极化曲线。测量方法12/25动态法：控制电极电势以较慢速度连续地改变（扫描），并测量对应电势下瞬时电流密度，并以瞬时电流密度值与对应电势作图就得到整个极化曲线。所采取扫描速度（即电势改变速度）需要依据研究体系性质选定。测量方法13/25动态法：普通说来，电极表面建立稳态速度越慢，则扫描也应越慢，这么才能使测得极化曲线与采取静态法测得结果靠近。测量方法14/25

CHI660A电化学工作站1台；电解池1个；硫酸亚汞电极（参比电极）、Fe电极（研究电极）、Pt片电极（辅助电极）各1支。

0.1mol•L-1、1mol•L-1H2SO4溶液；1mol•L-1HCl溶液；乌洛托品（缓蚀剂）仪器与药品

15/251.电极处理：用金相砂纸将铁电极表面打磨平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。每次测量前都需要重复此步骤，电极处理得好坏对测量结果影响很大。2.测量极化曲线：（1）打开CHI660A工作站窗口。试验步骤16/252.测量极化曲线：（2）将三电极分别插入电极夹三个小孔中，使电极进入电解质溶液中。将CHI工作站绿色夹头夹Fe电极，红色夹头夹Pt片电极，白色夹头夹参比电极。试验步骤17/252.测量极化曲线：（3）测定开路电位。点击“T”（Technique）选中对话框中“OpenCircuitPotential-Time”试验技术，点击“OK”。点击“░”（parameters）选择参数，可用仪器默认值，点击“OK”。点击“►”开始试验，测得开路电位即为电极自腐蚀电势Ecorr。试验步骤18/252.测量极化曲线：（4）开路电位稳定后，测电极极化曲线。点击“T”选中对话框中“LinearSweepVoltammetry”试验技术，点击“OK”为使Fe电极阴极极化、阳极极化、钝化、过钝化全部表示出来。试验步骤19/25

初始电位（InitE）设为“-1.0V”，终态电位（FinalE）设为“2.0V”，扫描速率（ScanRate）设为“0.01V/s”灵敏度（sensivitivty）设为“自动”，其它可用仪器默认值，极化曲线自动画出。试验步骤20/253．按1、2步骤分别测定Fe电极在0.1mol•L-1和1mol•L-1H2SO4溶液，1.0mol•L-1HCl溶液及含1%乌洛托品1.0mol•L-1HCl溶液中极化曲线。4.试验完成，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭洁净。试验步骤21/25

（1）分别求出Fe电极在不一样浓度H2SO4溶液中自腐蚀电流密度、自腐蚀电位、钝化电流密度及钝化电位范围，分析H2SO4浓度对Fe钝化影响。（2）分别计算Fe在HCl及含缓蚀剂HCl介质中自腐蚀电流密度及按下式换算成腐蚀速率（υ）。数据处理22/25υ＝3600Mi/nF

其中：υ－腐蚀速度（g•m-2•h-1）；i－钝化电流密度（A•m-2）；M－Fe摩尔质量（g•mol-1）；F－法拉第常数（C•mol-1）；n－发生1mol电极反应得失电子物质量。数据处理23/25测定前仔细了解仪器使用方法。 电极表面一定要处理平整、光亮、洁净，不能有点蚀孔。注意事项24/25（1）平衡电极电位、自腐蚀电