电极概要PPT课件

1、1第二章 电极与电解池 电极电位的测定电极电位的测定 电位测量仪表 a.直流数字电压表 pz-28数显 b.电位差计 c.高阻抗电压表 d.各种pH计 e.各种计算机，单板机，示波器，x-y函数仪 电极电位测定中对仪表的要求 a.仪表输入阻抗高 b.适当的精度与量程 c.仪表的响应速度快。电解池及电解池体系H型电解池研究电极与辅助电极分散在两边，中间是隔膜，隔膜是一种多孔物质。作用：研究电极与辅助电极隔开，防止辅助电极的产物对研究电极的影响。 第1页/共31页2 电解池及电解池体系 H型电解池 单筒电解池：使用暂态测量 一些特殊实验用的电解池 图2-3用于腐蚀研究，图2-4用于滴汞电极 图2-

2、5用于旋转圆盘电极的电解池 第2页/共31页3图1-2 三电极体系二用电解池A1 A2辅助电极；B研究电极C盐桥；D进气E出气管第3页/共31页4图1-3 一种用于腐蚀研究的电解池A研究电极；B辅助电极；C盐桥；D温度计；F进气管；G出气管 图1-4 滴汞电极的电解池图1-5 旋转电极电解池 第4页/共31页5 电解池材料的选择要耐介质腐蚀，不污染电解液 a.玻璃电解池 优：透明，易加工，使用温度范围宽，对酸性，中性有机物溶液均可使用。 缺点：易损坏，不适用碱性，氢氟酸。b.有机玻璃电解池优点：透明，易加工，对酸性，碱性，中性溶液均可使用。 缺点：使用温度低于70，否则会变形聚四氟乙烯电解池优

3、：稳定性好。温度，介质使用范围宽。缺：价格高。第5页/共31页6 电解池体积要适当 体积太大：浪费溶液，辅与研之间距离增大，溶液电位降增大。 体积太小：反应物消耗快，反应物易在电极上积累。 容面比：50ml/cm2 电解池设计时要减少其他物质对电化学测量的干扰。 结构简单，使用方便第6页/共31页7 组成 a.电解池 b.三电极 辅：与研构成极化回路 研 ：研究的对象 参：测量电极电位的参考电极。 C.盐桥与Luggin毛细管 盐桥：p62图2-20各种盐桥。 作用：连接研与参，减少液体接界电位；防止研与参溶液相互污染。 Luggin毛细管：指盐桥靠近研究电极一侧的尖嘴部分。 作用：减少溶液的

4、欧姆电位降。 如：研为球形或柱状电极，辅最好作成圆筒形，研放在辅助电极中间。第7页/共31页8第8页/共31页9 组装三电极体系应考虑的问题： 电解池材料的选择. 电极形状，放置的位置，方向要合理，就是有利于使研究电极电流密度均匀分布。 如：研为平面，辅为平面。 研究电极与辅助电极的面积要适当。研面积宜小，辅助电极面积宜大。C= s/4 kd s大， 微分电容大，容抗小，可忽略辅助电极界面容抗，辅助电极一般用惰性材料作成，反应电阻大，电流密度小，极化小，可认为不发生反应，这样电解池的交流阻抗就是研究电极的交流阻抗。 参比电极的选择要适当。 Cl-体系：甘汞电极，Ag-AgCl电极 SO42-体

5、系：Hg2SO4电极第9页/共31页10参比电极参比电极 参比电极是电化学测量中必不可少的，须满足的条件： 电极的交换电流密度要高。 io,可逆程度高,电位稳定,不易极化 =RT/（nFio) io 电位稳定，重现性好 电位变化的温度系数小 参比电极的溶液不污染被测溶液 制备，使用维护简单方便第10页/共31页11 常用的参比电极 标准氢电极(SHE) 特点：H+=1，PH2=1atm，任何温度下，标准氢电极电位均为0 ，io增大，可逆性好，电位稳定，是早期常用的参比电极。 缺点：制备，使用不方便，H2本身是还原剂。 甘汞电极 特点：结构简单，使用方便，有0.1N,1N和饱和KCl三种. 缺点

6、: 对温度敏感,高温时电位稳定性变差,0.1NKCl甘汞电极温度系数最小,而饱和甘汞电极温度系数最大. 使用范围 中性氯化物体系中,可将电极直接插入溶液当中使用.对非氯离子体系必须使用盐桥. 温度小于70 有Ag+的体系不能用. 对忌Cl-的体系不能使用. 避光照.第11页/共31页12电极反应：22222Hg CleHgCl电极电位表达式：2222/oHg ClHgClRTHg ClHgInF饱和甘汞电极(SCE)的电位0.244V.第12页/共31页13Ag-AgClAg-AgCl电极电极 特点: Cl-可逆电极,高温时稳定性好，饱和氯化银电极电位为0.198V 使用范围：含氯离子体系,电

7、极直接插入溶液当中使用。 对温度的稳定性能好。Hg-HgHg-Hg2 2SOSO4 4 电极电极特点: SO42-可逆电极,与甘汞电极相似使用范围:主要用于含SO42-的酸性溶液。饱和硫酸亚汞电极电位为0.652VHg-HgOHg-HgO电极电极使用范围:使用于碱性介质，pH8的体系。 HgO易溶于酸性溶液，pH8，反应不发生.第13页/共31页14 Cu-CuSOCu-CuSO4 4电极电极结构简单,电位稳定性差,只适用于野外作业.第14页/共31页15各种参比电极1、甘汞电极图1-13 各种形式的甘汞电极1、汞；2、汞与甘汞糊状物；3、多孔陶瓷；4、KCl晶体；5、KCl溶液；6、铂电极第

8、15页/共31页162、银-氯化银电极图1-14 银-氯化银电极1、铜丝；2、焊点；3、环氧树脂；4、Ag/AgCl丝；5、KCL溶液；6、石棉绳；7、乳胶管第16页/共31页173、铜-硫酸铜电极图1-17 铜-硫酸铜参比电极1、铜丝或铜棒；2、固体硫酸铜晶体；3、饱和硫酸铜溶液；4、脱脂棉或软木塞；5、多孔素烧陶瓷罐；6、涂釉层；7、胶木盖；8、螺帽；9、固定孔；10、玻璃管；11、橡皮塞第17页/共31页18辅助电极 作用：和设定在某一电位下的研究电极组成极化回路，使研究电极上电流畅通，研究电极上的电流能够流畅地通过辅助电极。 材料：铂或者碳电极做辅助电极 要求：面积要比研究电极的面积大

9、100倍 第18页/共31页19研究电极1、铂电极图1-7 几种形式的铂电极 1、铂丝；2、焊接点；3、汞；4、铜丝；5、玻璃管；6、石蜡或环氧树脂；7、铂片第19页/共31页202、金属园盘电极 图2-9 金属园盘电极1、金属园柱；2、焊接点；3、铜丝；4、AB胶或环氧树脂；5、聚四氟乙烯管；6、玻璃管；7、矿物电极；8、汞；9、高纯金属第20页/共31页213、金属片状电极 图1-10 金属片状电极1、金属片；2、焊接点；3、导电铜丝；4、绝缘涂层；5、玻璃管；6、高钝金属；7、聚三氟氯乙烯粉末热压的绝缘层；8、聚乙烯管第21页/共31页224、金属单晶电极 金属单晶面具有明确的原子排列结

10、构，是表面科学和异相化学领域基础研究中的理想模型表面。 利用金属单晶面可在原子层次上认识表面结构重构、吸附成键和配位等表面物理化学过程的基本规律。 第22页/共31页235、碳电极 石墨电极： 浸入石蜡的多孔性石墨电极 石蜡的作用防止电解液或者氧气进入电极内部 热分解制作的致密性石墨电极 在高温或减压下，在2000左右的基板上使碳水化合物分解形成很薄的具有结晶构造的层状物. 玻碳电极: : 酚醛聚合物或聚丙烯腈，在一定压力下加热到10003000，在惰性气氛中碳化可以得到各向同性的玻璃碳 碳糊电极： 由碳粉或石墨粉与液体胶粘剂混合而成。它具有制作简单、重现性好，阳极极化的残余电流小等优点 。

11、碳纤维电极 ： 由石油沥青或聚丙烯腈热解制得，其热处理过程类似与玻碳，而在固化阶段碳材料被拉成纤维状，并使石墨的轴沿纤维方向定向。 第23页/共31页24电极材料的选择 固体电极分为2大类：惰性电极和氧化还原电极 惰性电极：铂，金，碳电极 氧化还原电极：铜，铅，镁 电极材料的选择 以研究电极本身的电化学特性为目的，如电池用的锌负极 提供电化学反应场所，研究对象为溶液特性第24页/共31页25电极的封装技术 固体电极必须与导线连接 铂丝电极直接封入玻璃管中 固体圆片电极的背面焊上铜丝作为导线，非工作面用环氧树脂绝缘。 将圆片状电极紧紧压入内径略小于试样外径的聚四氟乙烯套管中。第25页/共31页26固体研究电极的预处理 固体电极表面有钝化膜， 除去钝化膜的方法 砂纸打磨金相砂纸抛光稀碱溶液除油热硝酸浸洗 蒸馏水冲洗。 电极进