《电极过程动力学》PPT课件
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电极过程动力学
电极过程动力学是一门研究电极表面的化学、物理过程的科学。
它涉及电化学反应的定义、电解池运行的机制以及电极间相互作用的步骤。
它涵盖了催化作用、阴阳极反应和过渡状态等一系列电化学过程,影响着电极表面反应活性、微结构、表面形貌和表面拓扑等,进而影响着电极表面电化学反应机制,比如电子传递机制、还原反应、氧化反应等。
此外,它还涉及电极表面涂层和金属原子的形成、失效及变质等现象。
电极过程动力学的研究在很大程度上受益于先进的检测技术,例如电化学显微镜(ECM)、原子力显微镜(AFM)以及等离子体质谱(ICP)等。
利用这些技术,可以观测电极表面形貌,检测指示电极和硫化物等微生物物质,还可以用于测定电极表面的微结构和电化学反应的机制。
电极过程动力学研究前景广阔,对于新型电极产品的研发尤其重要,它广泛应用于电池、燃料电池、水处理和电子器件的开发等领域。
此外,它还可以被应用于生物传感器的开发,以便检测病毒、细胞和基因。
比如,已有研究表明,电极过程动力学可以用于研究蛋白质和生物标记物的电化学反应特性,以有效地开发新型生物传感器。
电极过程动力学是一个复杂的概念,受多种因素影响,在实践中它不仅为电池、燃料电池、水处理和电子器件的发展奠定基础,还有助于新型生物传感器的开发,以检测细胞、病毒和基因等。
因此,电极过程动力学对研究电池、生物传感器、氧化反应机理以及珠宝等物质的耐久性具有重要的意义。
未来,电极过程动力学的研究将发展出更加先进的技术,以提高生物传感器精度,更好地满足人们的需求。
吸附对电极/溶液界面性质的影响:①在电极/溶液界面上不但有静电吸附,而且有特性吸附,只有当电极表面剩余电荷足够多时,静电吸附足够大时,特性吸附才消失;②当电极表面发生吸附时,电毛细管曲线和微分电容发生变化;③由于静电吸附和特性吸附共同存在,会出现超载吸附与三电层结构;④无特性吸附时,分散层电位与紧密层电位方向相同,当有阴离子特性吸附时,紧密层与分散层方向相反。
电极过程——电极表面附近薄液层中进行的过程与电极表面上发生的过程的总称。
电极过程单元步骤:①液相传质——反应粒子向电极表面传递;②表面转化(前置)——反应粒子在电极表面或附近液层发生某些转化;③电化学——反应粒子在电极/溶液界面得到电子或失去电子;④表面转化(后置)——反应产物在电极表面或附近液层发生某些转化;⑤a、新相生成——反应产物不溶时,反应产物生成新相;b、液相传质——反应产物可溶时,产物粒子从电极表面向溶液中或溶液电极内部迁移。
电极极化——电流通过电极时,电极电势偏离平衡电极电势的现象。
过电势——表示某一电流密度下极化电势与平衡电势之差。
①阳极过电势:②阴极过电势:控制步骤——电极过程中最慢的单元步骤。
极化曲线——电极上电势随电流密度变化的关系曲线。
传质过程(溶液):①对流——物质粒子随液体流动而移动。
A、自然对流——液体各部分之间由于存在浓度差或温度差产生的密度差或密度梯度而产生的对流;B、强制对流——通过搅拌而引起的对流。
②扩散——溶液中某一组分由于存在浓度梯度(或化学势梯度)而发生该组分向减少这种梯度的方向转移的过程。
③电迁移——带电粒子在电场梯度或电势梯度的作用下而引起的迁移过程。
扩散层——通过电流时,由于物质迁移缓慢而引起浓度发生扩散的液层。
稳态扩散——溶液中任意一点的浓度不再随时间变化的扩散过程。
(扩散速度与时间无关,反应粒子浓度分布只与空间有关,扩散层厚度一定)非稳态扩散——溶液中任意一点的浓度随时间变化的扩散过程。