铁的极化曲线的测定

这就是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。 这就是 在酸性溶液中腐蚀的原因。 在酸性溶液中腐蚀的原因
实验原理
当电极不与外电路接通时，其净电流为零。 当电极不与外电路接通时，其净电流为零。即 ≠0。 Icorr=IFe=-IH≠0。 图1中ra为阴极极化曲线。当对电极进行阴极 ra为阴极极化曲线。 极化，即加比Ecorr更负的电势，反应[1]被抑 极化，即加比Ecorr更负的电势，反应[1]被抑 Ecorr更负的电势 [1] 制，反应[2]加速，电化学过程以H2析出为主， 反应[2]加速，电化学过程以H 析出为主， [2]加速 这种效应称为“阴极保护” 塔菲尔 塔菲尔(Tafel) 这种效应称为“阴极保护” .塔菲尔 半对数关系， 半对数关系，即：
Ip致钝 电流
致钝 电位
图2 Fe的钝化曲线
实验原理
abc段是 的正常溶解，生成 2+，称为 段是Fe的正常溶解 生成Fe 段是 的正常溶解， 活化区。 活化区。 cd段称为活化钝化过渡区。 段称为活化钝化过渡区。 段称为活化钝化过渡区
实验原理
de段的电流称为维钝电流 此段电极处于比较稳 段的电流称为维钝电流 定的钝化区 定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成 钝化区 FeSO4沉淀层，阻滞了阳极反应，由于 +不易 沉淀层，阻滞了阳极反应，由于H 达到FeSO4层内部，使Fe表面的 层内部， 表面的pH增大， 增大， 达到 表面的 增大 开始在Fe表面生成 表面生成， Fe2O3、Fe3O4开始在 表面生成，形成了致 密的氧化膜，极大地阻滞了 的溶解 的溶解， 密的氧化膜，极大地阻滞了Fe的溶解，因而出 现钝化现象。 段称为 段称为过钝化区 现钝化现象。 ef段称为过钝化区
测量方法
动态法：一般说来， 动态法：一般说来，电极表面建立稳态的速 度越慢，则扫描也应越慢， 度越慢，则扫描也应越慢，这样才能使测得 的极化曲线与采用静态法测得的结果接近。 的极化曲线与采用静态法测得的结果接近。
仪器与药品
CHI660A电化学工作站 台；电解池 个； 电化学工作站1台 电解池1个 电化学工作站 硫酸亚汞电极（参比电极）、Fe电极 硫酸亚汞电极（参比电极）、 电极（研究 ）、 电极（ 电极）、 片电极（辅助电极）各1支。 电极）、Pt片电极 辅助电极） ）、 片电极（ 支 0.1mol•L-1、1mol•L-1H2SO4溶液； 、 溶液； 溶液 1mol•L-1HCl溶液； 溶液； 溶液 乌洛托品（缓蚀剂） 乌洛托品（缓蚀剂）
数据处理
电极在不同浓度的H （1）分别求出 电极在不同浓度的 2SO4溶 ）分别求出Fe电极在不同浓度的 液中的自腐蚀电流密度、自腐蚀电位、 液中的自腐蚀电流密度、自腐蚀电位、钝化 电流密度及钝化电位范围，分析H 电流密度及钝化电位范围，分析 2SO4浓度 Fe钝化的影响 钝化的影响。 对Fe钝化的影响。 及含缓蚀剂的HCl介 （2）分别计算 在HCl及含缓蚀剂的 ）分别计算Fe在 及含缓蚀剂的 介 质中的自腐蚀电流密度及按下式换算成腐蚀 速率（ ）。 速率（υ）。
测量方法
图中W表示研究电极、 表示 图中 表示研究电极、C表示 表示研究电极 辅助电极、 表示参比电极 表示参比电极。 辅助电极、r表示参比电极。 参比电极和研究电极组成原 电池，可确定研究电极的电 电池， 位。辅助电极与研究电极组 成电解池， 成电解池，使研究电极处于 极化状态。 极化状态。
图3 恒电位法原理示意图
实验步骤
2.测量极化曲线： 测量极化曲线： 测量极化曲线 （4）开路电位稳定后，测电极极化曲线。点 ）开路电位稳定后，测电极极化曲线。 选中对话框中“ 击“T”选中对话框中“Linear Sweep 选中对话框中 Voltammetry”实验技术，点击“OK”为 实验技术，点击“ 实验技术 为 电极的阴极极化、 使Fe电极的阴极极化、阳极极化、钝化、过 电极的阴极极化 阳极极化、钝化、 钝化全部表示出来。 钝化全部表示出来。
实验步骤
初始电位（ 初始电位（Init E）设为“-1.0V”，终态电 ）设为“ ， 位（Final E）设为“2.0V”，扫描速率 ）设为“ ， （Scan Rate）设为“0.01V/s”灵敏度 ）设为“ 灵敏度 （sensivitivty）设为“自动”，其它可用 ）设为“自动” 仪器默认值，极化曲线自动画出。 仪器默认值，极化曲线自动画出。
测量方法
动态法： 动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地 改变（扫描），并测量对应电势下的瞬时电 改变（扫描），并测量对应电势下的瞬时电 ）， 流密度，并以瞬时电流密度值与对应的电势 流密度， 作图就得到整个极化曲线。 作图就得到整个极化曲线。所采用的扫描速 度（即电势变化的速度）需要根据研究体系 即电势变化的速度） 的性质选定。 的性质选定。
注意事项
1. 测定前仔细了解仪器的使用方法。 测定前仔细了解仪器的使用方法。 2. 电极表面一定要处理平整、光亮、干净，不能 电极表面一定要处理平整、光亮、干净， 有点蚀孔。 有点蚀孔。
思考题
（1）平衡电极电位、自腐蚀电位有何不同。 ）平衡电极电位、自腐蚀电位有何不同。 浓度对Fe钝化在影响 钝化在影响。 （2）分析 2SO4浓度对 钝化在影响。比较盐 ）分析H 酸溶液中加和不加乌洛托品 ，Fe电极上自腐蚀 电极上自腐蚀 电流的大小。Fe在盐酸中能否钝化，为什么? 电流的大小。 在盐酸中能否钝化，为什么 在盐酸中能否钝化 （3）测定钝化曲线为什么不采用恒电流法 ）测定钝化曲线为什么不采用恒电流法? （4）如果对某种体系进行阳极保护，首先必须明 ）如果对某种体系进行阳极保护， 确哪些参数 ?
实验步骤
1. 电极处理：用金相砂纸将铁电极表面打磨 电极处理： 平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。 平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。每次测 量前都需要重复此步骤，电极处理得好坏对测 量前都需要重复此步骤， 量结果影响很大。 量结果影响很大。 2.测量极化曲线： 测量极化曲线： 测量极化曲线 工作站的窗口。 （1）打开 ）打开CHI660A工作站的窗口。 工作站的窗口
铁的极化曲线的测定
铁的极化曲线的测定
实验目的
掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和 实验技术。通过测定Fe在 实验技术。通过测定 在H2SO4、HCl 溶液中的阴极极化、阳极极化曲线， 溶液中的阴极极化、阳极极化曲线，求算 Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电 的自腐蚀电位， 的自腐蚀电位 钝化电流等参数。 势、钝化电流等参数。 了解Cl 离子， 了解 -离子，缓蚀剂等因素对铁电极极 化的影响。 化的影响。 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
测量方法
在实际测量中，常采用的恒电势法有下列两种： 在实际测量中，常采用的恒电势法有下列两种： 静态法： 静态法：将电极电势较长时间地维持在某一 恒定值，同时测量电流密度随时间的变化， 恒定值，同时测量电流密度随时间的变化， 直到电流基本上达到某一稳定值。 直到电流基本上达到某一稳定值。如此逐点 地测量在各个电极电势下的稳定电流密度值， 地测量在各个电极电势下的稳定电流密度值， 以获得完整的极化曲线。 以获得完整的极化曲线。
实验步骤
2.测量极化曲线： 测量极化曲线： 测量极化曲线 （3）测定开路电位。点击“T”（Technique） ）测定开路电位。点击“ （ ） 选中对话框中“Open Circuit Potential选中对话框中“ Time”实验技术，点击“OK”。点击“░” 实验技术，点击“ 实验技术 。点击“ ” （parameters）选择参数，可用仪器默认 ）选择参数， 开始实验， 值，点击“OK”。点击“►”开始实验，测得 点击“ 。点击“ 的开路电位即为电极的自腐蚀电势Ecorr。 。 的开路电位即为电极的自腐蚀电势
实验原理
图1中ab为阳极极化曲线。当对电极进行阳极 ab为阳极极化曲线。 极化时，即加比E 更正的电势，则反应[2] 极化时，即加比Ecorr更正的电势，则反应[2] 被抑制，反应[1]加速，电化学过程以Fe溶解 被抑制，反应[1]加速，电化学过程以Fe溶解 [1]加速 Fe 为主。 为主。符合
实验原理
实验步骤ຫໍສະໝຸດ Baidu
2.测量极化曲线： 测量极化曲线： 测量极化曲线 （2）将三电极分别插入电极夹的三个小孔中， ）将三电极分别插入电极夹的三个小孔中， 使电极进入电解质溶液中。 使电极进入电解质溶液中。将CHI工 工 作站的
绿色夹头夹Fe电极，红色夹头夹 片电极 片电极， 绿色夹头夹 电极，红色夹头夹Pt片电极， 电极 白色夹头夹参比电极。 白色夹头夹参比电极。
实验步骤
3．按1、2步骤分别测定 电极在 ． 步骤分别测定Fe电极在 、 步骤分别测定 电极在0.1 mol•L-1和1mol•L-1H2SO4溶液，1.0 溶液， 溶液 mol•L-1 HCl溶液及含 溶液及含1%乌洛托品的 溶液及含 乌洛托品的 1.0 mol•L-1 HCl溶液中的极化曲线。 溶液中的极化曲线。 溶液中的极化曲线 4. 实验完毕，清洗电极、电解池，将仪 实验完毕，清洗电极、电解池， 器恢复原位，桌面擦拭干净。 器恢复原位，桌面擦拭干净。
数据处理
υ＝3600Mi/nF ＝ 其中： －腐蚀速度（ ）；i－ 其中：υ－腐蚀速度（g•m-2•h-1）； － 钝化电流密度（A•m-2）； －Fe的摩尔 ）；M－ 的摩尔 钝化电流密度（ 质量（ ）；F－ 质量（g•mol-1）； －法拉第常数 ）；n－发生1mol电极反应得 （C•mol-1）； －发生 电极反应得 失电子的物质的量。 失电子的物质的量。
实验原理
Icorr为Fe在 H2SO4溶液 中的自腐蚀 电流
图1 Fe的极化曲线
实验原理
金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的 自溶解过程。 自溶解过程。例如 Fe Fe2++2e H2 (1) (2)
2H++2e
实验原理
Fe将不断被溶解，同时产生H2。Fe电极和 将不断被溶解，同时产生 将不断被溶解 电极和 H2电极及 2SO4溶液构成了腐蚀原电池， 电极及H 溶液构成了腐蚀原电池， 其腐蚀反应为： 其腐蚀反应为： Fe+2H+ Fe2++H2 (3)