tafel曲线公开课一等奖省优质课大赛获奖课件

强极化曲线

数据获取及处理提要1.强极化曲线概念及主要参数2.数据获取：试验设计；获取数据；数据导出3.数据处理：数据导入及预处理；确定tafel区范围；计算参数；特殊情况处理4.练习题21.1强极化曲线概念

极化曲线（polarizationcurve)概念：

若一个电极上同时有几个电极反应进行，在电极电位E和电极外测电流密度I坐标系统中或在E与lg︱I︱坐标系统中表示电极电位与外测电流密度之间关系曲线。[1]

31.1强极化曲线概念极化测量分为三类：线性极化测量（linear-polarizationmeasurement)、弱极化测量（low-polarizationmeasurement)和强极化测量（high-polarizationmeasurement)三种。在此主要介绍强极化测量方法及数据处理过程。强极化测量优点是：分别进行两个方向测量能够分别得到相关腐蚀过程阳极反应和阴极反应可靠信息。[1]

41.1强极化曲线概念比如：当电极是腐蚀金属电极，溶液是腐蚀性溶液时，在电极上同时进行两个电极反应：一个是金属阳极溶解反应，一个是去极化剂阴极还原反应。用强极化曲线方法能够分别由阳极部分曲线参数得到阳极溶解反应电极信息，由阴极部分曲线参数得到阴极还原反应电极信息[1]

。5理想强极化曲线661.2公式及主要参数Tafel关系式：η=a+bLogi

η:过电位

a:电极材料不一样，a值不一样；

b:(Tafel

slope)反应机理不一样，b值不一样。

i:电流密度Tafel斜率单位：mV/dec72.1试验步骤8试验步骤第一步：查相关文件。多查几篇文件，找到文件中选择扫描范围，扫速等信息。第二步：进行开路电位测试。第三步：进行强极化曲线测试。其扫描范围普通为开路电位值-300mV—开路电位值+300mV，扫速能够直接用文件中扫速。（扫速越慢，反应电极表面情况越准确）第四步：依据试扫结果调整扫描范围；82.2开路电位测试13292.2开路电位测试4756计数间隔运行时间最低电位最高电位修改各参数值102.2tafel测试13211再依据开路电位测试结果进行tafel测试2.2tafel测试4567扫描初始电位扫描速率测试次数

扫描结束电位静置时间灵敏度修改各参数值122.2试验结果上图是低碳钢在20℃下在1MHCl溶液中tafel图形，工作面积为1cm2132.3数据导出—调整有效位数12142.3数据导出—调整有效位数依据需要调整有效数字位数，通常选择4位或6位，本例中使用6位有效数字。有效数字位数34152.3数据导出12162.3数据导出转出TXT文件就在对应.bin文件所在文件夹中选择需要转出.bin文件173.数据处理将方框内文字删除，然后在原文件名后加“0”，另存。如该文件另存为“blank-1-tafel0.txt”3.1数据导入及预处理183.1新建一个Origin文件19导入单组TXT文件1233.1导入TXT数据——单组数据20导入多组TXT文件12435Final3.1导入TXT数据——多组数据213.1作图将数据导入origin223.1作图用鼠标选中所需两列数据点击画图键画图233.1作图关于作图格式修改参见贺毓玲“Origin8.0教程”及“Origin使用”修改格式后原始数据图片243.2强极化曲线分区强极化曲线分为3个区，线性区、弱极化区和tafel区（即强极化区），做切线时应选择在tafel区，实际中普通从阴、阳极极化曲线线性区开始处做切线。线性区弱极化区tafel区253.2Tafel分析方法有两种分析方法①阴极和阳极tafel区做切线，外推，交点处对应横纵坐标值分别为腐蚀电流密度对数和腐蚀电位，②将其中一条极化曲线线性部分外推，与平衡电位线相交，所得交点所对应横纵坐标值为腐蚀电流密度对数和腐蚀电位。需要注意是，假如在自腐蚀电位附近阴极支切线和阳极支切线没有交点，则采取阴极支切线外推至与腐蚀电位相交即可。[1,2]

263.2找tafel区关键是怎样确定tafel区位置以及长度，依据《电化学原理》：当过电位绝对值

|η|>2.303RT/αnF时，进入了强极化区。式中，nF为1molMn+携带正电量数，α为传递系数，且很多情况下试验求得α数值比较靠近0.5，因而普通取其值为0.5。[1,2]

计算可得：当n=1时，|η|≥120mV即进入了强极化区；当n=2时，|η|≥60mV即进入了强极化区；当n=3时，……273.2找tafel区比如：对于铁和普通碳钢来说，在酸性溶液中腐蚀溶解时，其n=2，即|η|≥60mV时就进入了强极化区。28注意：这种方法计算出tafel区适合于普通体系，对于特殊体系不一定适用，特殊体系应参考详细文件中数据处理方法。3.2找tafel区所以，对于试验结果，首先依据上述方法，将tafel区范围确定在适当范围内，再在该范围内找线性区。找线性区详细方法见张李娜《Tafelslope数据获取及处理》ppt，找到阴极支线性范围为-0.589—-0.649mV，阳极支线性范围为-0.469—-0.409mV。293.3在CHI中分析数据303.3在CHI中分析数据31123.3在CHI中分析数据修改tafel区范围腐蚀电压值43567bcbalogiclogia列表统计所得结果323.3在CHI中分析数据333.3斜率计算bc、ba值分别为9.399，11.183单位（1/V）但普通Tafel斜率单位：mV/dec所以bc值为：1/9.399*1000=106.4ba值为：1/11.183*1000=89.434Ecorr

(Vvs.SCE)CatSlp(1/V)AnoSlp(1/V)CatInt(logi)-0.5299.39911.183-3.0683.3腐蚀电流密度计算腐蚀电流密度算法：先算出其腐蚀电流，值为10logi，再除以其工作面积。比如，对此电极，工作面积为1cm2。计算过程以下：先计算腐蚀电流为10logi=10-3.068=0.000855067(A)再计算其腐蚀电流密度为0.000855067/1=855(μAcm−2)35Ecorr

(Vvs.SCE)CatSlp(mVdec-1)AnoSlp

(mVdec-1)Icorr(μA/cm2)-0.529106.489.4855与文件[3,4]中运算结果无太大差别3.4对特殊情况处理强极化曲线有两种不一样情况：①展现Tafel直线；②偏离Tafel直线。对情况①，将极化曲线Tafel直线区外推至自腐蚀电位，这一方法能够得到腐蚀电流密度及Tafel参数。对情况②，因为偏离情况各种多样，比较复杂，需依据极化曲线背离Tafel直线详细情况，采取不一样处理方法，取得腐蚀电流密度及极化斜率等其它参数。363.4对特殊情况处理造成情况②出现原因各种多样，其中因为强极化测量时极化电流密度很大，参比电极与被测腐蚀金属之间溶液电阻引发欧姆电位降也有可能造成偏离出现，常见数据处理方法为等间距测量方法[1]。美国人E.McCafferty提出修饰Tafel外延法[5]也可用于偏离Tafel直线时数据处理。。注意：这里介绍是适合于普通体系处理方法，针对自己所做体系还是应该参考详细文件中数据处理方法。374.练习题请试分析附件中“练习数据”强极化曲线练习数据工作电极工作面直径为11.28mm38参考文件[1]曹楚南.腐烛电化学原理第三版[M].化学工业出版社,.[2]李荻.电化学原理第三版[M].北京航空航天大学出版社,.[3]Li,W.H.;He,Q.;Pei,C.L.;Hou,B.R.Somenewtriazolederivativesasinhibitorsformildsteelcorrosioninacidicmedium.Appl.Electrochem.38(),289−295.[4]A.K.Satapathy,G.Gunasekaran,S.C.Sahoo,KumarAmit,P.V.Rodrigues,CorrosioninhibitionbyJusticiagendaru