电化学实验设计 CHCH 材料与能源学院 王肿 树 电子绅技女学 10
电化学实验设计 材料与能源学院 王翀
电化学实验设计 ●电化学测量本质是用电信号探测一个“黑箱” ●主要涉及三个物理量：电压、电流和时间 ●工作电极（研究电极）提供待测（反应)界面，辅助电极提供电 流通路，参比电极提供电势基点 电子特越女学 1956
电化学实验设计 ⚫ 电化学测量本质是用电信号探测一个“黑箱” ⚫ 主要涉及三个物理量：电压、电流和时间 ⚫ 工作电极（研究电极）提供待测（反应）界面，辅助电极提供电 流通路，参比电极提供电势基点
电化学实验设计 电解池： 对电极： 大小、形状、 大小、形状、 Counter Double Layer Working 材质、相对 隔膜、材质、 Electrode Capacity Electrode 距离 密封 电解液： Electrolyte 工作电极： ⊕ Solution 溶剂、支持 种类、形状、 ⊕ 电解质、杂 大小、前处 质种类与含 Reference 理方式、表 Electrode 量、电化学 面积、表面 Udc 窗口、数量 状态 Uac Vref 参比电极： 种类、稳定 性、适用范 测量设备 围、维护和 校准、盐桥 电子特越女学 1956
电化学实验设计 测量设备 电解池： 大小、形状、 隔膜、材质、 密封 对电极： 大小、形状、 材质、相对 距离 电解液： 溶剂、支持 电解质、杂 质种类与含 量、电化学 窗口、数量 参比电极： 种类、稳定 性、适用范 围、维护和 校准、盐桥 工作电极： 种类、形状、 大小、前处 理方式、表 面积、表面 状态……
电化学实验设计 电化学实验设计的一般方法 研究对象和目标参数 选择电解质体系 选择支持电解质 和参比电极 极、对电极 选择工作电 设计电解池 流等外部条件 设计温度、对 测试方法 选择仪器和 电子绅技女学 1956
电化学实验设计 电化学实验设计的一般方法 研 究 对 象 和 目 标 参 数 选 择 电 解 质 体 系 选 择 支 持 电 解 质 选 择 工 作 电 极 、 对 电 极 和 参 比 电 极 设 计 电 解 池 设 计 温 度 、 对 流 等 外 部 条 件 选 择 仪 器 和 测 试 方 法
电化学实验设计 电解质体系 考虑的因素：待分析物的溶解度 溶剂的活性 介电常数 电势窗 (1)水 A介电常数大 B电势窗 2H+2e→H H0→1/202+2H+2e En=E.-0.059pH E。=E8m+1.23-0.059pH EH=0.059pH E。=1.23-0.059pH 电子辨越女学 156
电化学实验设计 电解质体系
电化学实验设计 采用惰性电极做CV扫描，此方法测量出的电化学窗口是一个约数， 和实际应用中的略有差异（工作电极、参比电极等） 66410446660 2 4 46 .0 3.0 -2.0 -10 0 1.0 20 3.0 4.0 Potential/V 电子特域女学 1956
电化学实验设计 采用惰性电极做CV扫描，此方法测量出的电化学窗口是一个约数， 和实际应用中的略有差异（工作电极、参比电极等）
电化学实验设计 电解质体系：非水溶剂体系 使用有机溶剂的优点 作为有机溶剂应满足的条件 ①可以溶解不溶于水的物质； 可溶解足够的支持电解质； ② 介电常数较大(>10) ②有些反应生成物在水溶液中会 ③ 常温下为液体，且蒸气压不 和水分子发生反应，但在有机 溶剂中可以稳定地存在； 大，粘度不能太大； ④ 电势窗大； ③能在比水溶液体系具有更大的 ⑤ 易精制，易除水； 电势、pH值和温度范围内进 ⑥价廉易得且毒性小。 行反应的测定。 电子特越女学 1956
电化学实验设计 电解质体系：非水溶剂体系
电化学实验设计 电解质体系：非水溶剂体系 支持电解质的作用 减小溶液电阻，减小效应： 有效地消除电活性物种的电迁移现象； ·减小WE和CE间的电阻，避免过量的Joule热效应； 有助于保持均一的电流和电势分布。 支持电解质的必备条件 ①在溶剂中要有相当大的溶解度； ②保持电化学惰性，电势窗大； ③不与体系中的物质或者电极反应有关的物质发生反应； ④对电极表面无特性吸附。 电子特越女学 1956
电化学实验设计 电解质体系：非水溶剂体系
电化学实验设计 电解质体系：非水溶剂体系 水溶液 。 有机体系 Na2SO4NaOH、H,SO,等 阳离子：碱金属离子、季 缓冲体系，如醋酸盐、磷酸 胺离子等 盐、柠檬酸盐等。 阴离子：卤素离子、硫酸 根离子、高氯酸根离子等 表2.4各种有机溶剂体系中常用的支持电解质 溶剂 简称 支持电解质 无水醋酸 HOAc NaCIO,LiClO 甲醇 McOH KOH. KOCH:,NaCIOa.NaOCH:.LiCl,NHCI,RNX 四氢呋喇 THF LiClO4,NaClO4 碳酸丙烯酯 PC RaNCIOa 硝基甲烷 NM LiClO.Mg(CIO4)2.RiNX,R4NCIO4 乙腈 AN NaCIO,LiClO,LiCl,NaBF4,RaNCIO 二甲基酰胭 DMF LiCl,NaCIO,NaNO3,RiNX,RiNCIO4,RaNBF4 二甲亚砜 DMSO LiCl,NaCIO,NaNO:,KCIO4.NaOAc,RNX.RaNCIO4 电子特拔女学
电化学实验设计 电解质体系：非水溶剂体系
电化学实验设计 电解质体系：溶液除氧 氧气具有很强的电化学活性，即其本身容易被电解还原生 成过氧化物或者水。 ·在某些研究中，由于溶解氧将使得电势窗口变小。 ·常采用电化学惰性气体鼓泡的方法去除溶液中的氧。 ·常用高纯度的干燥氮气或者氩气等作为鼓泡的气体。 往电解液中鼓泡的时间与电解液的量、氮气的通气量、」 导入气体的口径的形状有关。一般为10~15分钟左右。 。 在进行大气腐蚀之类的研究时，溶解氧作为电活性物质则 不应该去除。 电子特越女学 1956
电化学实验设计 电解质体系：溶液除氧