当前位置：文档之家 › 电化学研究方法-001-4103页PPT文档

电化学研究方法-001-4103页PPT文档

  • 格式：ppt
  • 大小：516.00 KB
  • 文档页数：52

下载文档原格式

  / 52

合集下载

《电化学分析法》课件

《电化学分析法》课件

电化学分析法的优缺点
优点
准确性高、灵敏度高、选择性好
缺点
操作复杂、实验时间较长
应用前景
在环境监测、药物研究、生物分析等领域具有广泛的应用前景。
总结和展望
电化学分析法的意义
电化学分析法在科学研究和工程应用中发挥着重 要的作用，为我们认识和应用化学提供了重要的 手段。
未来电化学分析方法的发展趋势
未来，我们可以期待更加高效、快速和精确的电 化学分析方法的出现，并在更多的领域得到应用。
透析法
透析法是利用物质在半透膜上的透析性质进行分析的电化学方法。 通过离子或分子的扩散过程，可以实现对物质的分离、浓缩和检测。
循环伏安法
循环伏安法是一种通过在电势上下限之间循环扫描电流，研究和分析电极表面的电化学行为的方法。 它可以用于研究电极表面的反应动力学、电催化性能等，并在电化学储能、电分析化学等领域得到广泛 应用。
恒定电位法
恒定电位法是一种常用的电化学分析方法，通过控制电位保持在恒定值上， 测量与电位变化相关的电流，实现对物质的定量或定性分析。 该方法需要使用特定的实验装置和操作步骤，确保实验的准确性和重现性。
极谱法
极谱法是一种利用电极在一定电势范围内产生的电流与电势之间的关系，进 行分析和检测的电化离子，以及各种化学物质的含量和浓度。
《电化学分析法》PPT课 件
这是一份关于电化学分析法的PPT课件，通过本课件，我们将深入探讨电化 学分析法的基本原理和应用，帮助大家更好地理解和运用这一重要的分析方 法。
什么是电化学分析法
电化学分析法利用电化学反应的原理和方法，对化学物质进行分析和检测。通过控制电位、电流等参数， 实现对物质的定量或定性分析。 电化学分析法可分为恒定电位法、极谱法、透析法和循环伏安法等不同的分类。

电化学分析法PPT课件

电化学分析法PPT课件

-
3
电化学分析方法的分类及特点
第十二章
方法名 测定的电参量 特点及用途 称
电位分 电极电位 析法
1、适用于微量组分的测定，对一价离子的测定误 差为4%，二价离子的测定误差为8%。
2、选择性好，适用于测定H+、F- Cl- K+等数十种 离子
电导分 电阻或电导 析法
1、适用于测定水的纯度（电解质总量） 2、选择性较差
库仑分 电量 析法
1、不需要标准物质，准确度高
2、适用于测定许多金属、非金属离子及一些有机 化合物
极谱与 电流-电压曲线 1、选择性好，可用于多种金属离子和有机化合物
伏安分
的测定
析法
2、适用于微量和痕量组分的测定
-
4
第十二章
电化学滴定法与化学滴定法的区别
不需用指示剂指示终点
不受溶液颜色、浑浊等的限制
第十二章 电化学分析法
-
1
第一节 概述
第十二章
[定义]
利用物质的电学、电化学性质及其变 化而建立起来的分析方法，统称为电化学分 析法。
-
2
第一节 概述
第十二章
[操作方法]
通常是将待测试液与适当的电极构成一 个化学电池，然后根据物质的组成及含量与 化学电池的某些电参量之间的计量关系进行 分析测试。
在突跃(pH、pM、pX、等的突跃)较小和 无合适指示剂的情况下,可以很方便地使用电 位滴定法。
-
5
第十二章
电化学滴定法与化学滴定法的区别
克服了用人眼判断终点造成的主观误差 提高了测定的准确度 易于实现滴定的自动化
-
6
第二节 电位法的基本概念
第十二章
定义

《电化学研究方法》课件

《电化学研究方法》课件
《电化学研究方法》ppt课件
目录
• 电化学简介 • 电化学研究方法 • 电化学测量技术 • 电化学研究实例
01 电化学简介
电化学的定义
定义
电化学是研究电和化学反应相互关系的科学，主要研 究电能和化学能之间的相互转化。
起源
电化学起源于18世纪末，随着电池和电解的发展而兴 起。
学科交叉
电化学涉及到物理学、化学和工程学等多个学科领域 。
谱学电化学方法
总结词
谱学电化学方法利用光谱技术来研究电极表面发生的反应，主要包括紫外-可 见光谱、红外光谱、拉曼光谱等。
详细描述
通过这些光谱技术可以获取电极表面反应产物的结构和组成信息，从而深入了 解电极反应过程和机理。谱学电化学方法具有高灵敏度和高分辨率的优点，因 此在研究复杂电极反应过程中具有重要应用价值。
生物系统的电化学机 理探究，如生物电的 产生和作用机制等。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
总结词：利用电化学方法研究金 属材料的腐蚀行为，探究腐蚀机 理，评估材料的耐腐蚀性能。
耐腐蚀性能评估，如金属涂层、 缓蚀剂等防腐措施的效果。
实例三：光电化学研究
详细描述
光电转换机理研究，如光生载流 子的分离、传输和收集等；
总结词：利用电化学方法研究光 电转换材料的光电性能，探究光 电转换机理，提高光电转换效率 。
详细描述
通过测量电化学系统的阻抗随正弦波 频率的变化，可以得到系统的等效电 路和相关参数，进而分析电极界面双 电层、电荷转移和扩散过程。
循环伏安法技术
总结词
循环伏安法技术是一种用于研究电化学 反应可逆性和电化学反应机理的方法。
VS
详细描述
通过在电极上施加一系列的电压扫描，可 以观察到电流随电压变化的响应，从而判 断电化学反应的可逆性、反应机理以及反 应产物。

最新电化学研究方法第一章aaPPT课件

最新电化学研究方法第一章aaPPT课件

➢
电化学研究方法
➢
电化学的实际应用
§1-2电化学的发展历史
➢ 电化学至今已有两百多年的历史(1791-现 在)
➢ 1900年以前为电化学热力学发展与完善阶 段
➢ 1900年以后为电化学动力学发展与逐步完 善阶段
➢ 1960年以后主要为电化学方法发展与电化 学推广应用阶段
电化学发展的重要事件
➢ 1791年伽伐尼 Galvani生物电的发现 ➢ 1799年伏打Volta电堆
➢ 氧化还原反应按照不同机理形式进行时的总反应和 总能量变化相同，但其能量效应和反应动力学规律 不同
电化学反应体系
➢ 实现电化学反应过程所需的特定体系称之为电化学 反应体系----简称电化学体系
➢ 一般电化学体系由电解质溶液、电极和外电路三部 分组成
➢ 电解质溶液（第二类导体----离子导体） ➢ 电极（第一类导体----电子导体） ➢ 外电路（第一类导体----电子导体）
肠本身功能失调外，与外邪入侵亦有密切关系，因感邪性质不同，以及患者体质
差异，可形成表里寒热虚实等不同类型。
❖
虚寒型与脾肾关系密切，胃肠尚无结滞存在，而热结及寒结两型与胃肠关
系密切，肠腑中有典型的结滞存在。
❖
虚寒证用温补法，以大建中汤为代表方；热结证用清下法以大乘气汤为代表
方；寒结证用温下法，以大黄附子汤为代表方。
❖
腹满、寒疝、宿食三病，因其病变部位均在腹部，以胃肠病变为主，
其症状都有腹部胀满或疼痛，有些方药可互为通用，故合篇讨论。
❖
腹满是以症状命名的病证，突出特征即腹部胀满，其症状虽见于多
种疾病之间，病因病机亦较复杂，但本篇作了集中系统的论述，证有寒
热虚实之差异，治有温凉补泻之不同。

(优质)电化学PPT课件

(优质)电化学PPT课件

➢电位梯度对离子迁移速率的影响:
电位梯度越大，离子运动的推动力越大，即离子在电场作 用下的运动速率与电位梯度成正比。用公式表示为：
r u (dE / dl)
r u (dE / dl)
式中 dE/dl 为电位梯度，比例系数u+和u- 分别称为正、负离子 的电迁移率，又称为离子淌度（ionic mobility），相当于单位电 位梯度时离子迁移的速率。它的单位是m2·s-1·V-1。
没有通电流前，各区有5 mol 的一价的正离子及负离子 （分别用“+”、“-”表示，数 量多少表示物质的量）。
当有4 mol 电子电量通入电解池后，在阳极上有4 mol 负离子发生氧化反应， 同时在阴极上有4 mol 正离子发生还原反应。溶液中的离子也同时发生迁移
当溶液中通过4mol电子的电荷量时，整个导电任务是由正、负离子共同分担的 ，每种离子所迁移的电荷量随它们迁移速率的不同而不同。现假设有以下两种 情况：
举例区分各种电极：
1) 若电流表的偏转方向与 电流方向相反，请标出正极和 负极。并说明为什么？
2) 哪个是阳极？哪个是阴 极？为什么？
3) 离子迁移方向： 负（阴)离子迁向阳极； 正（阳）离子迁向阴极
举例区分各种电极：
1) 标出：正极、负极； 阳极、阴极。
2) 标出：正、负离子ຫໍສະໝຸດ 迁移 方向§2.3 离子的电迁移率和迁移数
通电后离子迁移的结果：中部溶液的浓度仍保持不变，阴、阳 两极部溶液浓度不同，且两极部的浓度比原溶液相比都有所下 降，但降低的程度不同。(阳极部减少3mol ，阴极部减少1mol )
3、离子电迁移规律:
从上述两种假设可归纳出如下规律，即离子的电迁移规律： 1)向阴、阳两极迁移的正、负离子物质的量总和恰好等于通 入溶液的总电量。

应用电化学 课件 第七章 电化学研究方法介绍.ppt

应用电化学 课件 第七章 电化学研究方法介绍.ppt

单电势阶跃是指在暂态实验开始以前，电极 电势处于开路电位，实验开始时，施加于工作 电极上的电极电势突跃至某一指定值，同时记 录电流—时间曲线(计时电流法)或电量—时间 曲线(计时电量法)．直到实验结束为止。图 1.15为单电位阶跃实验的电势—时间曲线和得 到的相应的电流—时间响应曲线。
刚开始时电流迅速增加达到最大值，此 时暂态电流可能由于双电层充电引起，达到 最大值后电流又随时间延长而下降，说明电 极反应可能是扩散控制或电化学步骤和扩散 联合控制。通过分析实验得到的电流—时间 曲线同样可以确定电极反应的机理和测定动 力学参数等，本部分只介绍扩散控制下的电 位阶跃法处理结果。
计时电量法是指在电势阶跃实验中将通过电极/ 溶液界面的总电量作为时间的函数进行记录，得 到了相应的电量Q-t的响应。对于扩散控制的电 极 反 应 ， 电 量 — 时 间 关 系 式 可 由 Cottrell 方 程 (1.74)积分得到：
扩散系数D的值同样可以从Q-t1/2直线斜率求得。
需要指出的是：对于扩散控制的电极反应，由于 溶液电阻和双电层的存在及仪器的限制，单电势 阶跃实验有效的时间范围在几十微秒到200s之间。 同时，与计时电流法相比，计时电量法的优点是： 由于电量是电流的积分，在很短的时间内电量受 双电层的影响，但在长时间范围内充电电流等对 总电量的影响很快就可以忽略，这样得到的结果 就会更真实；而且双电层充电和吸附物质对总电 量的贡献可以与反应物的扩散区别开来：对于双 电层充电和吸附物质存在时的单电位阶跃实 验．公式(1.75)；T表达为：
在暂态阶段，电极电势、电极表面的吸附状态以 及电极/溶液界面扩散层内的浓度分布等都可能与时间 有关，处于变化中。稳态的电流全部是由于电极反应 所产生的，它代表着电极反应进行的净速度，而流过 电极/溶液界面的暂态电流则包括了法拉第电流和非法 拉第电流。暂态法拉第电流是由电极/溶液界面的电荷 传递反应所产生，通过暂态法拉第电流可以计算电极 反应的量，暂态非法拉第电流是由于双电层的结构改 变引起的，通过非法拉第电流可以研究电极表面的吸 附和脱附行为，测定电极的实际表面积。

《电化学研究方法》PPT课件


设：
bk

2.3R T
nF
bA

2.3RT
nF
电化学基本方程：
ik
k
i0 (10 bk

k
10
bA
)
iA

A
i0 (10 bA


10
A
bk
)
取 |ηk|=|ηA|=η, 令 x=10η/bk y=10-η/bA γ=ik/iA
则：
ik ( x y)i 0
iA
(1 y


i0——交换电流密 度（交换电流）
α、β—传递系数 α+β=1
n—电极反应中的电子数来自3、电化学极化方程式3.1. 基本方程式： 平衡电位下：
i i i0
在电流流过电极时： ηk= -ηA
i i
阴极极化：
ik

i
i

i
0[exp(nF
RT
k
)

exp(
nF
1 )i 0 x
( x y)i 0
( 1 1 )
xy 10 bk bA
( 1 1 )i 0
yx
1 1 1 lg bk bA
令 1 1 1 lg bk bA
则 lg
lgik/iA
lg γ2 lg γ1
斜率= λ
由试验可测得不同η下的ik和iA，求 出相应的γ.将lg γ对η作图，直线
RT

A
)]
ik

i
i

i
0
[exp(nF
RT
k

电化学研究方法课件-北京大学邵元华教授第一部分第3章

本章的介绍可以为相关领域的研究人员提供有益的参考和 借鉴，促进电化学研究方法的交流和应用，推动化学基础知识
电化学基本概念
01
02
03
定义
电化学是研究电和化学反 应相互关系的科学。
组成
电化学由三部分组成，即 电解、电合成和电化学腐 蚀与防护。
应用
电化学在能源、环境、材 料科学等领域有广泛应用 。
强调了电化学研究方法在解决能源危机和环境问题中的重要性和作用，以及在推动可持续发展中的贡献 。
提出了未来电化学研究需要解决的关键科学问题和挑战，包括提高电池能量密度和循环寿命、降低成本 和提高安全性等。
THANKS
感谢观看
现场伏安法
在电极上施加一个扫描电压，同时测量电流随电压的变化，可以用 于研究电极反应的可逆性和反应机理。
现场红外光谱法
通过测量电极表面吸附物种的振动光谱，可以用于研究电极表面的吸 附和反应机理。
04
电化学研究应用
电化学在能源领域的应用
电池技术
利用电化学反应将化学能转化为 电能，用于电动汽车、移动设备 等领域。
影响因素
电极反应的传递性质受电极表面的物理化学性质、反应物在电极表 面的吸附状态以及反应物在电极表面的扩散等因素影响。
研究方法
电极反应的传递性质的研究方法包括实验测定和理论模拟。
03
电化学研究方法
常规电化学研究方法
1 2 3
恒电位法
在电极上施加一个恒定的电压，记录电流随时间 的变化，从而研究电极反应的动力学过程。
组织工程
利用电化学方法促进细胞生长和分化，用于组织修复 和再生医学研究。
05
结论与展望
研究结论
总结了电化学研究方法在能源转换和存储领域的 应用和优势。

电化学研究方法及实验PPT课件


exp
anF RT
k
1
1
1
ik
i0
exp
anF RT
k
id
第7页/共29页
而
i0
exp
anF RT
k
i
• 是混合控制下电极上的阴极还原反应速度，即无浓差
极化下的1电流值1。 1
ik i id
所以：
id
0.62nFD
2
3
1
6
1
2C
0
2 1
B 0.62nFD 3 6
1
对于i旋d 转圆BC盘0电极2 ，
ω1/2
（1）
ω1/2
（2）
ω1/2
（3）
第5页/共29页
2）由 i～ ω1/2 直线斜率
0.62nFD2/3 1/ 6ci0
求n，D，C0：(二个已知可获得一个未知)
3）通过提高转速消除浓差极化的影响，用稳态 极化曲线测定电化学控制动力学参数：
对于某些体系，由于浓差极化的影响在自然对 流下无法用稳态法测定电极动力学参数。但如果采用 旋转盘电极，随着转速的提高，可使本来为扩散或混 合控制的电极过程变为电化学步骤控制，这时就可利 用稳态法测定动力学参数了。
y
有：
D1/3 1/6 i
•常数
即：旋转圆盘电极上各点的扩散层 厚度与y值无关。
第2页/共29页
2、旋转圆盘电极的扩散动力学规律
如果转速为： 角速度为：
n（0 r / s）
通过计算可得扩散层厚度： 2n0
则扩散动力学规律： Levich公式1.62Di1/3 1/61/2 (5.17)
j nFDi
令
第8页/共29页
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

1905年 Tafel公式: 析氢反应
ablnj j 0 wj
浓差极化：
c
RT nF
ln
C Cs
a
RTln nF
Cs C
过电位的测定 电流-电位 (і –Ε) 曲线 ----- 极化曲线
j 曲线
电解池 : EE可ac
电池 : EE可ac
影响过电位的因素：
电极材料 电极表面状态 电流密度、温度 电解液性质、浓度、杂质
电化学测试：指根据电化学原理控制实验条 件，并测量实验结果。
必须采用现代电子技术和计算机
③解析：
电极过程的复杂性往往不能直接得到电极 过程的参数，必须对测量的实验数据进行解析， 才能计算得到电极过程的重要参数：热力学、 动力学等参数
方法——推导电极过程相应的数学方程 采用方程的极限简化或解析方法 配合适当的作图/或解方程 如：η ~ logi ； η ~ t1/2图 得到直线或近似直线，再以截矩和斜度等
第一章 绪言
1.1 从电极过程存在的矛盾看电化学研究方法
电极过程——
多 复步 杂各 骤种矛 抓 盾 主要矛盾
电极总过程——基本过程
①电化学反应（电荷传递反应）过程 ②反应物和产物的传质过程 ③电极界面双电层充放电过程 ④离子及电子的电迁移/电导过程 ⑤电极表面的吸、脱附过程 ⑥晶体生长过程 ⑦伴随的化学反应
计算某些参数。
计算机模拟解析：数字模拟、等效电路模拟
• 计算机最优化曲线拟合：
•
建立方程力学、动力学、结构化学等知识深 入研究电极历程。
配合非电化学实验技术：表面技术、光谱技术 等、X线、电子能、显微技术、 示踪原子等。
1.3 电化学体系的基本性质及电极过程常用的基 本关系式
本课程以巴德的“电化学究方法：理论及应用”，田昭武院士的： “电化学研究方法”为参考教材”。共分十章，总课时60学时。
目录
• 第一章 • 第二章 • 第三章 • 第四章 • 第五章 • 第六章 • 第七章 • 第八章 • 第九章 • 第十章
绪言 电化学测试方法和仪器 电化学数学方法 稳态研究方法 暂态研究方法总论 控制电流的研究方法 控制电位的研究方法 电化学阻抗谱 光电化学方法 光谱电化学
测定: 电流-电压 (I-V) 曲线
2) 极化作用
极化: 当有电流流过电极时，电极电位偏离 平衡电位的现象称为电极的极化。
过电位或超电势(overpotential) ： 在某一电流密度下电极电位偏离平衡 电位的差值的绝对值称为过电位。
极化： 浓差极化 欧姆极化 电化学极化
电化学极化 电化学反应引起的极化称电化学极化 电化学过电位或活化过电位
同的化学位所致
M1/M2 S1/S2 M/S
电子导体/电子导体 离子导体/离子导体 电子导体/离子导体
b．离子特性吸附
形成分布于溶液一侧的荷电层
主要矛盾：
①反应物分子能量对活化能峰的矛盾 影响因素：电极界面的电场、反应物活度、电极真实面积
②浓差对扩散阻力的矛盾 影响因素：电流密度及持续时间、反应物活度
③电流对双电层电容的矛盾 影响因素：电流密度及持续时间、表面活性物的吸附
④溶液中的电场对电迁移阻力的矛盾 影响因素：溶液中的电位差、电迁移距离、离子浓度等
电动势 E: 电池两端电位差
W = QE = nFE = -ΔG E = -ΔG/nF
F = 96484.6 C/mol = 26.8 Ah
有机电解池： 把电能转化为化学能, 生成新的有机物质的有机电化学体系
理论分解电压 实际分解电压
VB
E E0 RTln
nF
a产 VA
a反
E分 解 E可 逆 acIR
3) “电极/溶液”界面的基本性质
4) 5) 界面对动力学影响因素： (1)电极材料的化学性质与表面状态 (2)电极/溶液界面上的电场强度
自然界存在的普遍现象： 界面双电层 研究电极/溶液界面结构与性质的意义：
界面双电层的形成
形成机理：
a．界面两侧之间的电荷转移
电子或离子等荷电粒子在两相中具有不
位，使①②③过程退居次要地位。 方法：电导池用铂黑电极，加速电化学反应速度，
加大双电层电容，提高交流电频率。 发展各种暂定方法：
测量电化学反应速度：10-2~10cm.s-1 分析灵敏度：10-5M~10-8M
理论上必须深刻认识各种过程，方法上必须不断创新。
1.2 电化学研究方法的主要组成部分
三个主要组成部分：
上述基本过程的地位随具体条件而变化，因此总过 程的主要矛盾也会随之变化，具体情况要具体分析。
基本原则： 为了有效地研究某一基本过程，必须创造条件使
该过程在电极总过程中占主导地位或主要地位，使 该过程的主要矛盾成为电极总过程的主要矛盾，规 定着总过程的发展，这是现代各种电化学研究方法 所依据的基本原则。 例如：测溶液的电阻或电导，必须使④过程占主导地
研究生课程
教学目的：电化学研究方法广泛应用于生物与医学，能源与交通， 航天航空、环境保护与治理，材料科学及绿色化学等各种高技术 领域，本课程旨在使化学研究生熟悉和了解有机电化学研究方法 的基本知识和实用技术，拓宽视野，增长技能，以适应日益快速 发展的科学技术应用的需要。
教学大纲：电化学研究方法主要由实验条件的控制，实验结果的测 量和实验结果的解析三个部分组成，其内容包括常规电化学方法， 最新技术进展，光学和谱学电化学研究方法。
①实验条件的控制 ②实验结果的测量
③实验结果的解析
①控制——设计电化学系统—三电极系统
采用大面积铂墨对电极 Luggin毛细管 旋转圆盘电极 深层电解池 选择支持电解质 改变反应物浓度
控制极化电位（或电流） 极化（测量）时间
必须有执行控制的仪器和 发出指令的仪器。
②测量——电位和电流的则量
测量仪器——函数记录仪、高度器、 电位差计、数学电压表、 联机计算机
研究体系：有机电化学体系 研究目标：主要研究有机分子或催化媒质在“电极/溶液”
界面上电荷相互传递、电能和化学能相互转 化以及旧键断裂、新键形成的规律. 热力学、动力学、反应步骤及机理
有机单电极过程：七个主要步骤串联而成 .
有机电极过程的“最慢步骤”---“控制步骤”
1）有机电化学体系
有机电池： 通过有机电极反应产生电流供外线 路负载使用的有机电化学体系