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镍在不同电解质中阳极极化曲线的测定1电极极化当有电流通过电极时,电极电位偏离平衡电极电位的现象叫电极的极化。
1)阴极极化：电流通过阴极时,电极电位向负方向移动,即 EK 比 EK,e负 ,叫阴极极化。
2)阳极极化电流通过阳极时,电极电位向正方向移动 ,即EA 比EA, e正,叫阳极极化。
3)过电位当电极上有电流通过时,电极电位( EK 或 EA )将偏离平衡电极电位( EK,e 或 EA,e),二者之差值叫过电位,以ΔE表示。
ΔE= E –Ee阴极极化时, EK < EK,e,故ΔE < 0，阳极极化时, EA > EA,e,故ΔE > 0。
1.1稳态极化曲线稳态是指电极上通过的电流以及电极电位不随时间改变的状态。
在稳态下测量得到的电流密度与电极电位 (或过电位 )之间的关系曲线叫做极化曲线。
图1和图 2为典型的稳态阴极极化曲线和阳极极化曲线。
1.2电化学极化1)交换电流密度将金属 M 浸入含有 M z+离子的溶液中 ,在两相界面间便发生了物质的转移和电荷的转移 ,最后建立了物质平衡和电荷平衡 ,其电极电位即为平衡电极电位。
此时界面间金属离子的还原速度等于金属的氧化速度 ,电流密度J表示 ,叫做交换电流密度。
2)电化学极化以金属电沉积的阴极过程为例 ,当对镀液进行强烈搅拌 ,使液相传质步骤无任何困难 ,将处于平衡状态下的阴极通以外电流 ,此时电极与镀液界面间的还原反应速度一定大于氧化反应速度 ,由于电子转移步骤存在着阻力 ,还原反应不能将外电源输送的电子全部消耗 ,电极表面负的剩余荷增加 ,使得电极电位向负方向移动 ,即产生了极化。
这种由于电子转移步骤的阻力引起的电极的极化叫做电化学极化。
3)交换电流密度与电化学极化的关系交换电流密度 J是描述电极处于平衡状态的参量 ,但是它与平衡电极电位 Ee不同 , Ee 是热力学函数 ,而J是动力学函数。
两个 Ee相同的电极 ,其J0可以相差几千倍。
极化曲线的测定一、实验目的掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。
二、实验原理实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。
在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。
在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。
在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。
铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域：电流密度i 阳极电位φ+图23.1 阳极极化曲线1．从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。
此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。
a 点即为金属的自然腐蚀电位。
2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。
bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离子与溶液中的-24SO 离子形成4FeSO 沉淀层，阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。
由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表面的pH 逐步增大。
3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。
由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过电位升高，金属的溶解速率急剧下降。
在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。
此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。
对铁电极而言，此时32O Fe 在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。
4.de 段的电位范围称为过钝化区。
在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。
电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。
实验2：金属Zn阳极极化曲线的测量一、实验目的1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法；2.测定Zn电极在1M KOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线；3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程。
二、实验原理线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内,以一定的速度均匀连续的变化,同时记录下各电位下反应的电流密度,从而得到电位-电流密度曲线,即稳态电流密度与电位之间的函数关系:i= f(ψ)。
特别适用于测量电极表面状态有特殊变化的极化曲线。
如下:如阳极钝化行为的阳极极化曲线。
阳极极化:金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化,金属的钝化现象:阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。
这是正常的阳极溶出。
但当阳极电位正到某一数值时,其溶解速度达到一最大值。
此后阳极溶解速度随着电位变正,反而大幅度的降低,这种现象称为金属的钝化现象。
线性电位扫描法不但可以测定阴极极化曲线,也可以测定阳极极化曲线,特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线,如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线,用线性电位扫描法测得的阳极极化曲线,如下图所示•AB段-----称为活性溶解区;此时金属进行正常的阳极溶解,阳极电流随电位改变服Tafel 公式的半对数关系。
•BC段-----称为钝化过渡区;此时是由于金属开始发生钝化,随着电极电位的正移,金属的溶解速度反而减小了。
•CD段-----称为钝化稳定区;在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位二改变;•DE段-----称为过度钝化区;此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大,为氧的析出或者高价金属离子的生成。
从阳极极化曲线上可以得到下列参数:c点对应的电位---临界钝化电位;c点对应的电流—临界钝化电流密度;而这些参数恒电流法是测不出来的。
影响金属钝化的因素很多,包括溶液的组成、金属的组成和结构以及外界条件。
三、仪器与试剂CHI电化学工作站、锌电极、Hg/HgO电极、甘汞电极、铂电极、三口电解槽、1M KOH溶液250ml、1M ZnCl2溶液250ml金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，其电化学行为受到广泛的研究。
镍在不同电解质中阳极极化曲线的测定1电极极化当有电流通过电极时,电极电位偏离平衡电极电位的现象叫电极的极化。
1)阴极极化：电流通过阴极时,电极电位向负方向移动,即 EK 比 EK,e负 ,叫阴极极化。
2)阳极极化电流通过阳极时,电极电位向正方向移动 ,即EA 比EA, e正,叫阳极极化。
3)过电位当电极上有电流通过时,电极电位( EK 或 EA )将偏离平衡电极电位( EK,e 或 EA,e),二者之差值叫过电位,以ΔE表示。
ΔE= E –Ee阴极极化时, EK < EK,e,故ΔE < 0，阳极极化时, EA > EA,e,故ΔE > 0。
1.1稳态极化曲线稳态是指电极上通过的电流以及电极电位不随时间改变的状态。
在稳态下测量得到的电流密度与电极电位 (或过电位 )之间的关系曲线叫做极化曲线。
图1和图 2为典型的稳态阴极极化曲线和阳极极化曲线。
1.2电化学极化1)交换电流密度将金属 M 浸入含有 M z+离子的溶液中 ,在两相界面间便发生了物质的转移和电荷的转移 ,最后建立了物质平衡和电荷平衡 ,其电极电位即为平衡电极电位。
此时界面间金属离子的还原速度等于金属的氧化速度 ,电流密度J表示 ,叫做交换电流密度。
2)电化学极化以金属电沉积的阴极过程为例 ,当对镀液进行强烈搅拌 ,使液相传质步骤无任何困难 ,将处于平衡状态下的阴极通以外电流 ,此时电极与镀液界面间的还原反应速度一定大于氧化反应速度 ,由于电子转移步骤存在着阻力 ,还原反应不能将外电源输送的电子全部消耗 ,电极表面负的剩余荷增加 ,使得电极电位向负方向移动 ,即产生了极化。
这种由于电子转移步骤的阻力引起的电极的极化叫做电化学极化。
3)交换电流密度与电化学极化的关系交换电流密度 J是描述电极处于平衡状态的参量 ,但是它与平衡电极电位 Ee不同 , Ee 是热力学函数 ,而J是动力学函数。
两个 Ee相同的电极 ,其J0可以相差几千倍。
实验十三阳极极化曲线的测定一、实验目的1．掌握用恒电位法测定金属极化曲线的原理和方法。
2．了解极化曲线的意义和应用。
二、实验原理1．阳极极化曲线为了探索电极过程的机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，在该研究过程中极化曲线的测定是重要的方法之一。
在研究可逆电池的电动势和电池反应时, 电极上几乎没有电流通过，每个电极或电池反应都是在无限接近于平衡条件下进行的，因此电极反应是可逆的。
当有电流通过电池时，则电极的平衡状态被破坏，此时电极反应处于不可逆状态，随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。
在有电流通过电极时，由于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称为电极的极化。
根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称为极化曲线，如图13-1所示。
图13-1 金属极化曲线ab.活性溶解区；b.临界钝化点；bc.钝化过渡区; cd.钝化稳定区; de.超(过)钝化区金属的阳极过程是指金属作为阳极时，在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示：M →M n+ + ne-此过程只有在电极电位大于其热力学电位时才能发生。
阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。
此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度的降低，这种现象称为金属的钝化现象。
图13-1曲线表明，电位从a点开始上升（即电位向正方向移动），电流密度也随之增加；电位超过b点以后，电流密度迅速减至很小，这是因为在金属表面上生成了一层电阻高、耐腐蚀的钝化膜；到达c点以后，电位再继续上升，电流仍保持在一个基本不变的很小的数值上；电位升到d点后，电流又随电位的上升而增大。
从a点到b点的范围称为活性溶解区；b点到c点称为钝化过渡区；c点到d点称为钝化稳定区；d点以后称为过钝化区。
对应于c～d段的电流密度称为维钝电流密度。
如果对金属通入维钝电流，再用维钝电流保持其表面的钝化膜不消失，则金属的腐蚀速度将大大降低，这就是阳极保护的基本原理。
表观阳极极化曲线1. 概述表观阳极极化曲线是描述金属表面在电化学条件下的氧化和还原反应过程的一种方法。
通过测量电流和电势随时间变化的关系，可以获取金属材料的电化学特性。
表观阳极极化曲线可用于评估金属的耐蚀性能、电解反应的动力学和催化活性等方面。
2. 原理表观阳极极化曲线是在电化学条件下，通过在测试金属表面加上不同电流密度的外加电流，测量金属表面电势随时间变化的过程中得到的图形。
该曲线通常是由阳极极化区、穷尽极化区和阳极溶解区构成。
在阳极极化区，当外加电流密度增大时，金属表面的电势呈线性下降趋势。
这是因为增大的外加电流促使更多的阳极氧化物形成，进而降低了金属表面的电势。
随着外加电流密度进一步增大，极化曲线将会进入穷尽极化区。
在穷尽极化区，尽管继续增加外加电流密度，金属表面的电势却几乎不再变化。
这是因为金属表面出现了局部缺陷，无法形成足够的阳极氧化物。
此时，金属表面的电势趋于稳定，不再随外界电流的变化而变化。
当外加电流密度进一步增加，电势将再次开始下降，进入阳极溶解区。
在阳极溶解区，金属表面开始发生可见的溶解现象，电势的下降速率明显增大。
3. 实验方法进行表观阳极极化曲线的实验需要以下步骤：1.准备金属试样：选择合适的金属材料，制备样品，并确保其表面平整且干净，避免表面积有氧化层或其他污染物。
2.搭建电化学测试系统：使用电化学工作站或相关设备，搭建稳定的电化学测试系统。
确保测试环境稳定且控制准确。
3.测试参数设置：根据需要确定外加电流密度的范围，并设置相应的测试参数。
通常，起始电流密度较小，然后逐渐增加，直至达到设定的最大电流密度。
4.测试曲线获取：通过电化学测试设备实时记录电流和电势随时间的变化，并得到表观阳极极化曲线。
曲线通常以电势为横轴，电流密度为纵轴，绘制出来。
5.数据分析与解释：根据实际测试结果，分析曲线的特征及其中的变化趋势，并对金属材料的电化学性能进行评估与解释。
4. 应用领域表观阳极极化曲线在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1.腐蚀研究：通过分析表观阳极极化曲线，可以评估金属材料的耐蚀性能，了解其在电化学环境下可能发生的腐蚀程度和行为，为腐蚀防护提供参考。
