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  • 仪器百科之电化学工作站的基本原理及应用(一)

    时间:2022-05-20   访问量:1992

    电化学工作站是电化学测量体系的简称,是电化学研讨和教育常用的测量设备。其主要有2大类,单通道作业站和多通道作业站,运用于生物技术、物质的定性定量分析等。


    一、电化学工作站底子概述

    电化学工作站在电池检测中占有重要位置,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,既可以做三种底子功用的常规实验,也可以做根据这三种底子功用的程式化实验。在实验中,既能检测电池电压、电流、容量等底子参数,又能检测表现电池反应机理的交流阻抗参数,从而完结对多种状况下电池参数的盯梢和分析。

    电化学工作站底子原理图

    电极是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体,为多相体系。电化学体系借助于电极完结电能的输入或输出,电极是实施反应的场所。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系,用的较多的是三电极体系。

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    1. 电化学工作站三电极体系

    研讨电极上电子的运动是电化学反应的根底,为了分别对电池或电解池的阴极,阳极发生的反应进行调查需用到三电极体系。

    参加的电极叫做参比电极,它的作用是为了测量进行这些反应的电极电位的一个基准电极。被测定的电极叫做作业电极,与作业电极相对的电极叫做辅佐电极。

    在三电极法中为了可以在测定研讨电极和参比电极之间电压一同,又能恣意调度研讨电极的电位,最理想的设备为具有主动调度功用的恒电位仪。

    2. 电化学工作站恒电位仪的底子概念

    恒电位仪是电化学测验中最重要的仪器,其功用的优秀直接影响电化学测验作用的准确度。由它操控电极电位为指定值,以到达恒电位极化的目的。若给以指令信号,则可使电极电位主动盯梢指令信号而改动。

    三个电极为作业电极、参比电极和辅佐电极。

    作业电极

    又称研讨电极,是指所研讨的反应在该电极上发生。一般来讲,对作业电极的底子要是:

    (1)所研讨的电化学反应不会因电极本身所发生的反应而受到影响,而且可以在较大的电位区域中进行测定;

    (2)电极有必要不与溶剂或电解液组分发生反应;

    (3)电极面积不宜太大,电极表面最好应是均一滑润的,且可以通过简略的办法进行表面净化等等。

    作业电极的挑选:

    一般根据研讨的性质来预先确定电极资料,但最一般的“惰性”固体电极资料是玻碳(铂、金、银、铅和导电玻璃)等。

    选用固体电极时,为了保证实验的重现性,有必要留意建立适宜的电极预处理过程,以保证氧化复原、表面描摹和不存在吸附杂质的可重现状况。

    在液体电极中,汞和汞齐是最常用的作业电极,它们都是液体,都有可重现的均相表面,制备和坚持清洁都较简略,一同电极上有高的氢分出超电势,被广泛用于电化学分析。

    辅佐电极

    又称对电极,辅佐电极和作业电极组成回路,使作业电极上电流畅通,以保证所研讨的反应在作业电极上发生,但有必要无任何办法限制电池观测的响应。因为作业电极发生氧化或复原反应时,辅佐电极上可以安排为气体的分出反应或作业电极反应的逆反应,以使电解液组分不变,即辅佐电极的功用一般不明显影响研讨电极上的反应。

    但削减辅佐电极上的反应对作业电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来阻隔两电极区的溶液。

    参比电极

    是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极。参比电极上底子没有电流通过,用于测定研讨电极(相对于参比电极)的电极电势。

    在操控电位实验中,因为参比半电池坚持固定的电势,因而加到电化学池上的电势的任何改动值直接表现在作业电极/电解质溶液的界面上。实际上,参比电极起着既提供热力学参比,又将作业电极作为研讨体系阻隔的双重作用。

    参比电极的种类:不同研讨体系可挑选不同的参比电极。水溶液体系中常见的参比电极有:饱满甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl电极、规范氢电极(SHE或NHE)等。

    许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的,虽然水溶液参比电极也可以运用,但不可避免地会给体系带入水分,影响研讨作用,因而,建议最好运用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈)。工业上常运用简易参比电极,或用辅佐电极兼做参比电极 。

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    二、电化学工作站三电极的长处

    1. 可以一同测量极化电流和极化电位;

    2. 三电极两回路具有满足的测量精度。

    测量与被测体系组成或浓度纷歧同用盐桥。

    作用

    ①消除或减小液接电位;

    ②消除测量体系与被测体系的污染。

    要求(盐桥制备的留意事项)

    ①内阻小,合理挑选桥内电解质溶液的浓度;

    ②盐桥内电解液阴阳离子当量电导尽可能邻近,扩散系数恰当(常用:KCl、NH4NO3),以消除液接电位;

    ③盐桥内溶液不能和测量、被测量体系发生相互作用;

    ④固定盐桥防止液体活动,选用4%的琼脂溶液固定。

    

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