12-第11讲-电化学分析方法

第11讲电化学分析中南大学物理与电子学院先进材料超微结构与超快过程研究所

2015-06-03

主讲：周聪华内容提要一、概述二、循环伏安法三、交流阻抗谱四、参考文献一、概述1、循环伏安法〔CyclicVoltammetry,CV〕2、交流阻抗谱〔ImpedanceSpectroscopy,IS〕3、热导纳谱二、循环伏安法参比电极工作电极辅助电极极化电源电势差计电解质2.1三电极体系电流电势惰性金属电极提供标准电极电势二、循环伏安法2.1三电极体系电极反响(H+氧化复原反响)[H+]=1mol/L,任意温度

(1)标准氢电极(NHE,NormalHydrogenElectrode)如何测量界面电化学反响过程的电势？装置复杂！二、循环伏安法2.1三电极体系电极反响：电极电势E

0=0.24V

(Vs.NHE)(25oC)

HgHg2Cl2/Hg糊状物饱和KCl多孔塞饱和甘汞电极(2)参比电极(referenceelectrode,RE)能斯特(Nernst

)方程(2)参比电极电极反响：电极电势E

0=0.222V(Vs.NHE)(=0.197,饱和KCl25oC)AgCl电极二、循环伏安法2.1三电极体系电极电势的测量IRS电极电势的测量体系

二、循环伏安法2.2电极电势电化学势〕试验电荷自无穷远处移动至电极内部所涉及的全部能量变化相间热力学平衡状态：费米能级相接触的两相之间，没有“净”的物质交换。如何测量电极I的电极电势？电极电势的测量CuCu’IRS电势差计电极电势的测量体系

二、循环伏安法2.2电极电势〕电极电势差：热力学平衡状态下：电极电势差：二、循环伏安法2.3电极/电解质界面图像〕金属与浓溶液相接触时的双电层结构电极溶液金属与稀溶液相接触时的双电层结构半导体与稀溶液相接触时的双电层结构电极溶液电极溶液二、循环伏安法2.3电极/电解质界面图像〕(a)电极与溶液中的电荷分布电极溶液(b)界面区的分布d0xφφmφsdHelmholtz双电层模型二、循环伏安法2.4循环伏安法〕参比电极工作电极辅助电极极化电源电势差计电解质控制电极电势按指定的规律〔线性〕变化，同时测量电流随电势的变化规律二、循环伏安法2.4循环伏安法二、循环伏安法2.5循环伏安法氧化复原反响可逆性的判断：二、循环伏安法不同可逆性电极体系的循环伏安图：1-可逆体系；2-准可逆体系；3-完全不可逆体系

2.5循环伏安法二、循环伏安法2.5循环伏安法应用1测量电化学活性面积二、循环伏安法2.5循环伏安法应用二、循环伏安法2.5循环伏安法应用2电化学沉积采用电化学沉积生长的银枝晶三、交流阻抗谱3.1电解池的等效电路CuCu’IRS电压电解池三、交流阻抗谱3.1电解池的等效电路电解池的等效电路三、交流阻抗谱3.2简化等效电路简化后的等效电路三、交流阻抗谱3.3阻抗图谱等效电路的总阻抗三、交流阻抗谱3.3阻抗图谱阻抗实部与虚部关系三、交流阻抗谱3.3阻抗图谱阻抗复平面图，Nyquist图〔虚部~实部〕三、交流阻抗谱3.4阻抗图谱应用1界面电荷传输电阻〔复合电阻〕三、交流阻抗谱3.4阻抗图谱应用2载流子寿命黄劲松教授三、交流阻抗谱3.4阻抗图谱应用[1]查全性，电极过程动力学导论，科学出版社〔北京〕，2002[2]高颖，邬冰，电化学根底，化学工业出版社〔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