电化学方法的总结
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电化学基础知识讲解及总结电化学是研究电与化学之间相互作用的学科,主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
以下是电化学的基础知识讲解及总结:1. 电化学基本概念:电化学研究的主要对象是电解质溶液中的化学反应,其中电解质溶液中的离子起到重要的作用。
电池是电化学的主要应用之一,它是将化学能转化为电能的装置。
2. 电化学反应:电化学反应可以分为两类,即氧化还原反应和非氧化还原反应。
氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化,物质获得电子的过程称为还原。
非氧化还原反应是指不涉及电子转移的反应,如酸碱中的中和反应。
3. 电解和电解质:电解是指在电场作用下,电解质溶液中的离子被电解的过程。
电解质是指能在溶液中形成离子的化合物,如盐、酸、碱等。
4. 电解质溶液的导电性:电解质溶液的导电性与其中的离子浓度有关,离子浓度越高,导电性越强。
电解质溶液的导电性也受温度和溶质的物质性质影响。
5. 电极和电位:在电化学反应中,电极是电子转移的场所。
电极可以分为阳极和阴极,阳极是氧化反应发生的地方,阴极是还原反应发生的地方。
电位是指电极上的电势差,它与电化学反应的进行有关。
6. 电池和电动势:电池是将化学能转化为电能的装置,它由两个或多个电解质溶液和电极组成。
电动势是指电池中电势差的大小,它与电化学反应的进行有关。
7. 法拉第定律:法拉第定律是描述电化学反应速率的定律,它表明电流的大小与反应物的浓度和电化学当量之间存在关系。
8. 电解质溶液的pH值:pH值是衡量溶液酸碱性的指标,它与溶液中的氢离子浓度有关。
pH值越低,溶液越酸性;pH值越高,溶液越碱性。
总结:电化学是研究电与化学之间相互作用的学科,主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
其中包括电化学反应、电解和电解质、电极和电位、电池和电动势等基本概念。
掌握电化学的基础知识对于理解电化学反应和电池的工作原理具有重要意义。
电化学知识点总结一、电化学基础1. 电化学的基本概念电化学是研究电化学反应的科学,它涉及到电流和电势的关系,以及在电化学反应中的能量转换和催化作用。
电化学反应通常发生在电极上,电化学反应的方向与电流的流动方向相反。
2. 电化学的基本原理电化学的基本原理包括电极反应、电解、电荷传递和能量转换等。
在电池中,通过氧化还原反应产生的电能被转化为化学能,进而转化为电能,从而产生电流。
3. 电化学的基本参数电化学的基本参数包括电压、电流、电解、电极电势、电导率、离子迁移速率等。
这些参数是电化学研究的基础,也是电化学应用的基本原理。
二、电化学反应1. 电化学反应的基本类型电化学反应包括氧化还原反应、电解反应、电化学合成反应等。
氧化还原反应是电化学反应中最常见的一种,它涉及到电子的转移,产生电压和电流。
电解反应是电化学反应中电流通过电解质溶液时发生的反应,通常涉及到离子的迁移和溶液中的化学反应。
电化学合成反应是指利用电能进行化学合成反应,通常包括电极合成和电解合成两种方式。
2. 电化学反应的热力学和动力学电化学反应的热力学和动力学是电化学研究的重要内容。
热力学研究电化学反应的热能转化和热能产生的条件,动力学研究电化学反应的速率和电化学动力学理论。
三、电化学动力学1. 电化学反应速率电化学反应速率是指单位时间内电化学反应所产生的物质的变化量。
电化学反应速率与电流和电压密切相关,它是电化学反应动力学研究的关键之一。
2. 催化作用催化作用是指通过催化剂来提高电化学反应速率的现象。
催化剂可以降低反应的活化能,提高反应速率,通常在电化学反应中有着重要的应用。
3. 双电层理论双电层是电极表面和电解质溶液之间的一个电荷层,它对电化学反应速率有着重要的影响。
双电层理论是电化学研究的重要理论之一,它涉及到电极和电解质溶液中的电位差和电荷分布。
4. 交换电流交换电流是指在电化学反应中与电流方向相反的电流,它是电化学反应速率的一个重要参数,也是电化学动力学研究的重要内容。
电化学个人工作总结
在过去的一段时间里,我在电化学方面进行了一系列的个人工作,并将其总结如下。
首先,在实验室中,我完成了一系列关于电化学的实验。
通过这些实验,我学会了操作电化学仪器和设备,并且掌握了许多基本的电化学实验技巧。
在实验过程中,我严格遵守实验操作规程,并且保持实验室的整洁和安全。
这些实验的结果验证了电化学理论,并且增加了我对电化学概念的理解。
在实验中,我还遇到了一些问题,为了解决这些问题,我进行了反复的尝试和思考。
通过这个过程,我提高了自己的问题解决能力,并且增强了我对实验设计和实施的能力。
其次,在相关的文献研究方面,我进行了大量的阅读和学习。
通过阅读学术期刊和专业书籍,我对电化学领域的最新研究有了更深入的了解,并且了解了当前电化学领域的研究热点。
在文献研究方面,我还学会了整理和总结文献,并进行一些简单的文献综述。
这些文献综述为我的电化学研究提供了重要的参考和支持。
最后,在团队合作方面,我积极参与了实验室组织的电化学小组讨论。
在这些讨论中,我与团队成员分享了自己的实验经验和研究发现,并且倾听了其他成员的意见和建议。
通过团队讨论,我学会了如何在团队中高效地沟通和合作,以及如何从其他人的经验中学习和取长补短。
这些团队合作经验对于我的职业发展起到了积极的推动作用。
总的来说,通过这段时间的电化学个人工作,我不仅增加了对电化学理论和实验技术的理解,还提高了自己的问题解决能力和团队合作能力。
这些经验为我今后在电化学领域的研究和职业发展提供了坚实的基础。
我将继续努力学习和提高自己,在电化学领域取得更好的成果。
电化学基础知识点总结电化学是研究电子与离子在电解质溶液中的相互转移和相互作用的科学。
它涉及电荷的移动和化学反应的同时发生。
在电化学中,我们主要关注两个方面的过程:电化学反应和电化学细胞。
1. 电化学反应电化学反应是指在外加电势的作用下,电子和离子之间发生的氧化还原反应。
电化学反应包括两个基本过程:氧化和还原。
氧化是指物质失去电子或氢离子,而还原则是指物质获得电子或氢离子。
在电化学反应中,常常涉及到电极反应和电解质的离子浓度变化。
2. 电化学细胞电化学细胞是一种将化学能转化为电能的装置。
它包括两个半电池:一个作为阳极,用于氧化反应;另一个作为阴极,用于还原反应。
两个半电池通过电解质溶液或电解质桥相连,并且在外部连接一个电路,使电子能够在阳极和阴极之间流动。
这个电路就是外部电路,而电解质溶液或电解质桥则是内部电路。
电化学细胞产生的电势差可以用来驱动电子在电路中进行功的转化。
3. 电化学基础概念在电化学中,有一些基本概念需要了解。
(1)电极:电极是电化学反应发生的场所。
它包括两种类型:阳极和阴极。
阳极是发生氧化反应的地方,电子从阳极流出;而阴极是发生还原反应的地方,电子流入阴极。
(2)电位:电位是指在标准状态下,电解质溶液中某个电极的电势相对于标准氢电极的差异。
标准氢电极的电势被定义为0V,其他电极相对于标准氢电极具有正负的电势。
(3)电解质:电解质是能够在溶液中分解出离子的物质。
电解质可以分为强电解质和弱电解质,具体取决于它们在溶液中的离解程度。
(4)电导率:电导率是指电解质溶液中离子传导电流的能力。
电导率高的溶液具有更好的导电性能。
4. 电化学技术和应用电化学不仅是一门基础科学,还在许多领域中有广泛的应用。
(1)电解:电解是指利用电流将化合物分解为离子的过程。
电解在电解制备金属、电镀、电解解析等方面有着重要的应用。
(3)蓄电池:蓄电池是一种将化学能转化为电能的设备。
它具有可充电性,常用于储存和提供电能。
作为一名大学生,我有幸参加了电化学教学实验课程,这是一门理论与实践相结合的课程。
通过这次实验,我对电化学有了更深入的了解,也收获了许多宝贵的经验和体会。
一、实验背景电化学是一门研究电与化学之间相互作用的学科,它在能源、环保、材料等领域有着广泛的应用。
电化学教学实验课程旨在让学生通过实验,掌握电化学的基本原理、实验技能和方法,培养实际操作能力和创新意识。
二、实验过程本次实验主要包括以下内容:1. 电化学基本原理实验:通过观察电极反应、电解质溶液的导电性、电极电势等实验现象,加深对电化学基本原理的理解。
2. 电解质溶液导电性实验:通过测量不同浓度电解质溶液的导电性,分析电解质浓度与导电性之间的关系。
3. 电极电势实验:通过测定标准电极电势、氧化还原反应的平衡常数,验证电化学基本原理。
4. 电解实验:通过电解水、电解铜盐溶液等实验,观察电解过程,分析电解产物的性质。
5. 原电池实验:通过设计、组装原电池,观察电池的工作原理和性能。
三、实验心得1. 理论与实践相结合:电化学教学实验课程让我深刻体会到理论与实践相结合的重要性。
通过实验,我不仅巩固了电化学理论知识,还掌握了实验操作技能,提高了动手能力。
2. 培养实验思维:在实验过程中,我学会了如何观察实验现象、分析实验数据、提出问题、解决问题。
这种实验思维对于我今后的学习和工作具有重要意义。
3. 培养创新意识:实验过程中,我尝试了不同的实验方案,对实验结果进行了分析和讨论,提出了一些改进建议。
这让我认识到创新意识的重要性,激发了我探索未知的热情。
4. 培养团队协作精神:实验过程中,我与同学们分工合作,共同完成实验任务。
这使我体会到团队协作精神的重要性,学会了与他人沟通、协调、合作。
5. 培养严谨的科学态度:实验过程中,我遵循实验规范,严谨对待每一个实验步骤,确保实验结果的准确性。
这使我认识到严谨的科学态度对于科研工作的重要性。
四、实验总结通过电化学教学实验,我收获颇丰。
电化学个人工作总结引言电化学是研究电与化学相互转化的学科,广泛应用于能源存储与转换、电解制备、工业应用等领域。
在过去的一段时间里,我作为电化学实验室的一员,参与了多个项目的研究与实验工作。
本文将对我在电化学领域的个人工作进行总结,包括所参与的项目、实验方法与结果分析等。
项目一:锂离子电池的电极材料研究项目背景锂离子电池作为一种重要的储能设备,其电极材料的研究与开发十分关键。
本项目旨在探究新型锂离子电池电极材料的合成方法及其电化学性能。
研究方法我们采用溶胶-凝胶法制备了一种新型的锂离子电池电极材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其形貌和结构进行了表征。
利用循环伏安(CV)和恒流充放电测试仪对其电化学性能进行了评估。
实验结果与分析经过表征,我们发现所合成的新型电极材料具有较大的比表面积和孔隙率,这有助于提高其导电性和锂离子的扩散速率。
在电化学性能测试中,电极材料表现出较高的比容量和较好的循环稳定性,这表明其在锂离子电池中具有较好的应用潜力。
项目二:电化学水氧化制氢技术研究项目背景电化学水氧化制氢技术是一种可持续的制氢方式,具有环境友好、高效能的特点。
本项目旨在研究改进电化学水氧化制氢技术的方法,并提高其氢气产量和能源转化效率。
研究方法我们设计了一种新型的电化学水氧化制氢装置,其中使用了钯基催化剂作为阳极材料。
通过改变电流密度、阳极材料负载量等实验条件,评估不同参数对氢气产量和能源转化效率的影响。
实验结果与分析实验结果表明,通过调节电流密度和阳极材料负载量,可以显著影响氢气产量和能源转化效率。
在一定范围内,提高电流密度和阳极材料负载量可以增加氢气产量,但过高的电流密度和阳极材料负载量会导致能源转化效率下降。
因此,我们需要在增加氢气产量和保持能源转化效率之间进行平衡。
结论通过参与以上两个项目,我对电化学领域的相关研究方法和实验技术有了更深入的了解。
锂离子电池电极材料的研究在提高能源储存与转换领域具有重要意义,而电化学水氧化制氢技术的改进对于可持续能源的开发也具有重要价值。
第三章电化学测量实验的基本知识3-2三电极两回路体系三电极体系:可同时测定和控制通过电极的电流和电位,并且有足够的测量精度。
使用超微电极作为研究电极时,可采用两电极体系。
三个电极:WE:研究电极or工作电极,该电极上所发生的电极过程是我们的研究对象。
RE:参比电极(两电极体系没有RE)用来测量研究电极电位CE:辅助电极or对电极,只用来通过电流,实现研究电极极化两个回路:极化回路(左侧),包括P,m A,CE,WE。
电位测量回路(右侧),包括V,RE,WE。
极化回路中有极化电流通过,因此极化电流大小的控制和测量在此电路中进行。
电位测量回路中对研究电极的电位进行测量和控制,回路中几乎没有电流通过。
极化时电极电势测量和控制的主要误差来源溶液欧姆压降:i R u=jl/κ降低溶液欧姆压降:加入支持电解质,使用鲁金(L u gg in)毛细管(最佳组合是小的球形电极和细的鲁金毛细管接近电极表面,距离为毛细管外径的两倍)(桥式补偿电路,运算补偿电路,断电流法)3-4参比电极参比电极的一般性要求:(1)电极可逆性好。
(2)不易极化。
(3)具有良好的恢复特性(温度系数小)(4)电位稳定。
(5)电位重现性好。
(6)低电阻。
(7)若电极式金属的盐或氧化物,则要求其溶解度很小。
(8)考虑使用的溶液体系的影响。
常见的水溶液体系参比电极:1)可逆氢电极,P t,H2∣H+将铂片与铂丝焊接,将铂丝严密的封入玻璃管中,再在铂片上镀上铂黑。
氢电极中毒的三种情况:•溶液中含有氧化性物•溶液中含有易被还原的金属离子•铂黑强烈的吸附能力2)甘汞电极,Hg∣Hg2C l2(s)∣C l-3)银-氯化银电极,Ag∣AgC l∣C l-准参比电极含义:采用与电池负极相同材质的金属电极直接插入电池溶液中作为参比电极使用,特点:1.无需测准确电极电势,只需知极化值。
2.无液接电势和溶液污染问题。
3.测量的准确性和稳定性好,响应速率较快。
4.可逆性好3-5盐桥盐桥的作用:1.减小液接界电势2。
高三电化学的知识点总结电化学是化学与电学相结合的学科,研究电流与化学反应之间的关系。
在高中化学课程中,电化学是一个重要的内容,本文将对高三电化学的知识点进行总结。
一、基本概念1. 电化学反应:指在导电溶液中,由于电子在电极之间的流动引起的化学反应。
2. 电解:指通过外加电流使电解质溶液或熔融电解质发生化学反应的过程。
3. 电池:由正负两极和电解质溶液(或电池内部的电解质)组成的装置,能产生电流。
4. 电解质:指在溶液或熔融状态下能导电的物质。
5. 电极:电池中能与电解质直接接触并参与电化学反应的部分,包括阳极和阴极。
6. 氧化还原反应:电化学反应中常见的一种反应类型,涉及到电子的转移。
7. 标准电极电势:参照物为标准氢电极,测量其他电极与标准氢电极之间的电势差。
二、电化学反应1. 金属腐蚀:金属与溶液中的氧、水等发生氧化还原反应,造成金属表面的损坏。
2. 电解池:由阳极和阴极以及电解质溶液构成,用于实现电解反应。
3. 电解液的选择:选择适当的离子化合物作为电解质,使得电解质能够导电并且电解反应比较容易发生。
4. 电沉积:通过电流使金属离子在电解液中还原成金属的过程,常用于金属镀层的制备。
三、电化学方程式1. 电子转移:电化学反应中,电子从一个物质转移到另一个物质,电子转移可以通过方程式表示。
2. 半反应:电化学反应可以分解为氧化半反应和还原半反应,通过电子的转移实现整个反应过程。
3. 构建电化学方程式:根据具体反应过程,将氧化半反应和还原半反应组合起来,构建完整的电化学方程式。
四、电池1. 原电池:由直接将化学能转化为电能的化学反应组成,如原电池、干电池等。
2. 锂离子电池:一种常见的可充电电池,通过锂离子在正负极之间的移动实现电能的储存和释放。
3. 燃料电池:利用化学能转化为电能的装置,常用于提供电力驱动汽车等。
4. 电池的工作原理:电池中的化学反应导致电子流动,形成电流,从而实现电能的转化。
硫酸电化学实习总结
一、实验目的
本次实验目的是通过硫酸电解实验,了解重要的电化学原理如电解原理、电极电位与电流的关系等。
观察硫酸电解产生氢气和氧气的过程,检验电解原理。
二、实验方法
1. 设置实验设备:将硫酸作为电解质溶解在水中,作为电解槽;使用铂电极作为阴极和铂网为阳极;连接电源。
2. 打开电源,启动电解反应。
观察阴极和阳极处是否产生气泡。
3. 使用打火试验检验产生的气体成分。
4. 记录和观察电解过程中的各项变化。
三、实验结果与分析
在实验中,通过连接电源使硫酸受电解,发现阴极处产生较多氢气,阳极处产生的氧气较少。
通过打火试验,分别检验出氢气和氧气。
符合电解理论上的预测。
此外,随着时间的推移,电流强度逐渐减小。
说明电解过程是消耗性的。
四、实验结论
通过此次实验,验证了电解理论和电解原理。
明白电解就是利用外加电流将电解液中的离子解离,使其产生化学变化的过程。
这对理解电化学反应机理有很大帮助。
但在实验操作和观测结果记录上,还需要进一步改进。
循环伏安法1 定义:循环伏安法(Cyclic Voltammetry)以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上,控制电极电势以不同的速率,随时间以三角波形一次或多次反复扫描,使电极上能交替发生复原反应和氧化反应,记录电流-电势曲线。
单圈扫描:电位在初始电位维持一段平衡〔静置〕时间后,开始匀速变化〔扫描速度为v=dE/dt 〕,扫描到第1个换向电位后,某些仪器可维持在第1个换向电位一段时间,然后电位反向扫描到第2个换向电位,某些仪器也可维持在第2个换向电位一段时间,然后再扫描到最终电位〕。
多圈扫描:在初始电位起扫后,在第1、2个换向电位之间循环扫描多圈,最后扫描到最终电位。
Initial potential Vertex 1 potential Vertex 2 potential Final potentialDelay PotentialTime 初始电位、换向电位、扫描速度等是非常重要的实验设计参数。
一般要求扫3圈〔首圈效应 + 2、3圈的重现性检查〕。
2 特点:Ⅰ:激励信号:施加的电压为三角波电压,双向扫描,分为氧化过程和复原过程,氧化态电势高,复原态电势低。
Ⅱ:参数设置:两个可调参数为电位范围和扫描速度。
设置电位范围时需根据溶液的初始条件设置起始电位,起始电位不应破坏溶液的初始条件;假设起始电位与溶液初始条件不一致,则在静置几秒内所发生的氧化复原反应未被记录。
Ⅲ:实验条件:进行循环伏安扫描时体系应处于静止状态,假设搅拌则记录的图中不会出现峰,相反呈S型。
3 所得信息:Ⅰ:判断电极反应的可逆程度,依据为峰电流比及峰电势差,对于可逆体系:i pa/i pc≈1;E pa/E pc≈2.3RT/nF。
Ⅱ:判断电极外表的修饰情况,峰电流大说明电极传递电子能力较强。
但这只能定性判断,实际循环伏安图中,存在充电电流的影响,因此CV峰电流测量不太容易精确。
Ⅲ:判断其控制步骤和反应机理,假设i p∝v,则此过程为外表控制,发生在电极外表;假设i p∝v1/2,则此过程为扩散控制,发生在溶液中。
循环伏安法1 定义:循环伏安法(Cyclic Voltammetry)以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上,控制电极电势以不同的速率,随时间以三角波形一次或多次反复扫描,使电极上能交替发生还原反应和氧化反应,记录电流-电势曲线。
单圈扫描:电位在初始电位维持一段平衡(静置)时间后,开始匀速变化(扫描速度为v=dE/dt),扫描到第1个换向电位后,某些仪器可维持在第1个换向电位一段时间,然后电位反向扫描到第2个换向电位,某些仪器也可维持在第2个换向电位一段时间,然后再扫描到最终电位)。
多圈扫描:在初始电位起扫后,在第1、2个换向电位之间循环扫描多圈,最后扫描到最终电位。
Initial potentialVertex 1 potentialVertex 2 potentialFinal potentialDelayPotentialTime 初始电位、换向电位、扫描速度等是非常重要的实验设计参数。
一般要求扫3圈(首圈效应+ 2、3圈的重现性检查)。
2 特点:Ⅰ:激励信号:施加的电压为三角波电压,双向扫描,分为氧化过程和还原过程,氧化态电势高,还原态电势低。
Ⅱ:参数设置:两个可调参数为电位范围和扫描速度。
设置电位范围时需根据溶液的初始条件设置起始电位,起始电位不应破坏溶液的初始条件;若起始电位与溶液初始条件不一致,则在静置几秒内所发生的氧化还原反应未被记录。
Ⅲ:实验条件:进行循环伏安扫描时体系应处于静止状态,若搅拌则记录的图中不会出现峰,相反呈S型。
3 所得信息:Ⅰ:判断电极反应的可逆程度,依据为峰电流比及峰电势差,对于可逆体系:i pa/i pc≈1;E pa/E pc≈2.3RT/nF。
Ⅱ:判断电极表面的修饰情况,峰电流大说明电极传递电子能力较强。
但这只能定性判断,实际循环伏安图中,存在充电电流的影响,因此CV峰电流测量不太容易精确。
Ⅲ:判断其控制步骤和反应机理,若i p∝v,则此过程为表面控制,发生在电极表面;若i p∝v1/2,则此过程为扩散控制,发生在溶液中。
循环伏安法可作用于可逆的电极过程,也可作用于不可逆或准可逆的电极过程以及各种伴随航行反应的过程,不同的电极过程分别阳极峰电势E pa和阴极峰电势E pc,并给出峰电位差△E p和峰电流之比。
对于可逆波,E pc=E1/2-1.109RT/nFE pa=E1/2+1.109RT/nF△Ep=2.219RT/nF=58/n mV(25℃)4.应用:循环伏安法最为重要的应用是定性表征伴随氧化还原反应的前行或后行化学反应。
这些化学反应的发生直接影响了电活性组分的表面浓度,出现在许多重要的有机和无机化合物的氧化还原过程中。
循环伏安法也能够用于评价电活性化合物的界面行为。
基于峰电流的测定,循环伏安法也可应用于定量分析,需要适当的方法确定基线。
扣除背景的循环伏安可用于测定较低浓度的物质。
计时电流法1 定义:计时电流法(chronoamperometry)是在静止的电极上和未搅拌的溶液中,在工作电极上施加一个电位跃,从一个无法拉第反应发生的电位跃至电活性组分的表面浓度有效地趋于零的电位,记录电流随时间的变化。
由于在此条件下,传质过程只有扩散,电流-时间曲线反映了在靠近电极表面附近浓度梯度的变化。
随着时间的推进,与反应物的消耗相应的扩散层逐渐扩展,浓度梯度减小,于是,电流随时间衰减,并由Cottrell方程描述。
2 特点:Ⅰ激励信号:电位阶跃,电位突然变化至物质传递极限控制区。
Ⅱ实验中i-t行为的实际观测,一定要注意仪器和实验上的限制:①.恒电势仪的限制②.记录设备的限制③.未补偿电阻Ru和双电层电容Cd的限制,电势阶跃时,有非法拉第电流通过,这种电流随电解池时间常数作指数RuCd衰减。
④.对流的限制,在长时间的实验中,浓度梯度和偶尔的振动会对扩散层造成对流扰动。
Ⅲ适用于微电极,此时的物质传递只考虑扩散。
康泰尔方程:①1/21/21/2 ()()O OdnFAD C i t i ttπ* ==②1/21/21/22O O dnFAD C t Qπ*=浓度分布: ③ 1/2(,)[]2()o o o x C x t C erf D t *=A:几何面积(投影面积)D O :原料的扩散系数O C *:原料的初始浓度前提:平板微电极;半无限条件康泰尔方程的时间窗口:20μs ~ 200s3 所得信息: Ⅰ 利用i 或i *t 1/2与C 0成正比的关系,可用于定量分析。
Ⅱ 适用于研究遇合化学反应的电极过程,特别是有机电化学的反应机理。
4 应用:计时电流法常用来测定电活性组分的扩散系数或测定工作电极的表面积。
在分析方面主要是在工作电极上施加固定时间间隔内的反复脉冲电位。
也能用于研究电极过程的机理,其中特别有吸引力的是反向双电位跃实验。
交流阻抗技术1 定义:交流阻抗技术(EIS )是一种小幅度交流电压或电流对电极扰动,进行电化学测试,从而获得交流阻抗数据,双电层等效为电容,电化学反应的阻抗等效(电化学反应要消耗电子)为电阻,根据不同模型来确定等效电路,然后用电脑拟合计算相应的电极反应参数。
2 特点Ⅰ激励信号:小幅度交流电压或电流。
Ⅱ几个重要的关系式阻抗(impedance) = 电阻(resistance) + 电抗(reactance) 导纳(admittance) = 电导(conductance) + 电纳(susceptance)导纳= 1/阻抗Z = R + X Y = G + B Y = 1/ZⅢBVD等效电路i = if + ic3 所得信息Ⅰ对象导电情况,如研究电极的表面修饰Ⅱ由阻抗测量动力学参数Ⅲ典型的交流阻抗图在电化学阻抗中,一般ηmax<20 mVctoRTRnFi=4 应用:交流阻抗谱除了应用于基础的电化学研究外,对生物亲和反应得研究是非常有用的,如现代电化学免疫传感器及DNA生物传感器。
示差脉冲伏安法1 激励信号如下图所示:示差脉冲极谱实验几个汞滴的电势程序激励信号采用小幅度脉冲方式,灵敏度优于常规脉冲。
该方法与常规脉冲极谱有相似之处,但是有几点主要的差别:(a)在大部分汞滴寿命中施加的基底电势对于每一滴都不一样,而是以小增量不断地变化着。
(b)脉冲高度仅仅是10-100mV,并相对于基底电势来说保持在一恒定值。
(c)每个汞滴寿命中两次对电流采样,一次在时间τ',即脉冲前的瞬间,第二次采样在时间τ,即脉冲之后汞滴刚要敲掉之前。
(d)实验记录的是电流差i(τ)—i(τ')相对于基底电势的图。
示差脉冲极谱实验中,单个汞滴上的过程2 响应信号如下图所示:示差脉冲响应图差减测量得到的是峰状结果,而不是波状响应。
这是因为实验初期,基电势远正或负于Eθ ,脉冲前没有法拉第电流通过,脉冲时电势变化也太小,不足以激发法拉第电流;实验后期,基电势移到极限扩散电流区,差减电流仍然很小,因此只有Eθ 附近,才会有显著的差减电流。
3 基本方程(18)峰高为4应用特点示差方法的灵敏度比常规脉冲极谱的提高了一个数量级,这是因为该法减低了背景电流。
利用脉冲极谱法可以判断电极过程的可逆性。
示差脉冲极谱中,i p∝△E。
即当电极过程受扩散控制时,i p∝△E。
而在电极过程受吸附控制时,i p∝△E2。
如果是ip∝△E1~2,过程包含电极吸附和扩散两种过程。
EQCM1 质量效应石英晶体微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)是一种以质量变化为依据的生物传感器。
当交变激励电压施加于石英晶体两侧电极时,晶体会产生机械变形振荡,当交变激励电压的频率达到晶体的固有频率时,振幅加大,形成压电谐振。
在石英晶体表面施以质量负载时,晶体振荡频率发生相应的变化。
:质量改变所引起的频率改变(HZ):石英晶体的工作频率(HZ ):晶片上质量变化(g):石英晶体电极的面积(cm 2)基于石英晶体表面负载与振荡频率的变化可检测石英晶体表面所发生反应的过程,如利用此检测BSA 在金电极上的吸附等等。
2 非质量效应基于非质量效应的传感理论研究,一般从三个不同角度出发,对研究体系的表面质量负载、表面性状、密度、粘度、电导率、介电常数等因素中的一个或几个考察建立相应理论模型和工具。
△F = - 2.26×10-6nF 3/2 (ρL ηL)1/2或 △F = - F 3/2(ρL ηL /πρq μq )1/2 ,其中ρL :液体的密度(g/cm 3);ηL :液体的粘度(g/cm-s);ρq :石英晶体的密度(g/cm3);μq :接触液体的剪切模数(g/cm-s 2);n:接触液体的晶体面数。
3 优缺点:QCM 检测系统具有如下显著特点:(1)实时性,能够对生物大分子的反应动力过程进行监测;(2)高效性,般完成一个基本的测试用时在15min 以内;(3)简便性,生物分子无需标记,设备简单;成本低,电极可以再生和反复使用。
溶出伏安法1.定义:溶出伏安法分为阳极溶出伏安法和阴极溶出伏安法。
伏安溶出过程由富集和电溶出组成,它把恒电势浓集过程和伏安法结合在一起在同一电极上进行。
阴极溶出伏安法的浓集过程是电氧化,溶出过程是电还原;而阳极溶出伏安法则相反。
2.阳极溶出伏安法的浓集过程所加电势往往是在极限电流i l处,浓集结束后需要在继续保持电压下静止一段时间以使汞内的分布达到均匀。
预电解时的电流可看成是不变的,在这种情况下,电极上析出金属的量大致为M=i l t e/nF因而它的浓度为 c =M/V=i l t e/nFV3.阳极溶出伏安法(ASV)是最为广泛使用的溶出分析形式。
金属被电沉积富集进入小体积的贡电极里。
沉积电位通常比E负0.3~0.5V或更负的电位,以致更容易还原被测定的金属离子。
金属离子通过扩散或对流到达汞表面,在那里,金属离子被还原并富集成为汞齐:Mn++n e-+Hg→M(Hg)4.应用溶出伏安技术可非常有效地应用于环境、工业、临床样品、食品原材料、饮料、火药残余物、制药过程等多种痕量金属的分析。
可用于儿童血铅的跟踪性测定以及各种水样中砷的监测。
该技术也已经非常重要地用于监测金属污染,DNA 与蛋白质的生物亲和性检验等相关检测。
计时电位技术一:不同类型的控制电流技术二:Sand 方程 其中i /mA,/s, C O * /mM, A/cm 2, D O /cm 2 s -1 三:对于可逆波满足下列关系式*85.52O O O nFA D i nA D C πτ==0'0'/4(0,)ln (0,)ln ln 2ln O R O R C t RT E E nF C t D RT RT t E nF D nF t RT t E nF tτττ=+=-+=+。