3.9 微盘电极在线视频

现在呢我们来了解

第三章第九节的内容微盘电极

那随着电子仪器的更新和进步

微盘电极呢也走入到了电化学实验当中

那么图中所示的是四种微电极的阵列示意图

然而在本节当中呢我们将给大家讲解呢

最简单的微盘电极的动力学的求解和特点

那分析微盘电极

将采用呢如图所示的圆柱坐标呢

改写为Fick第二定律

在稳态条件下由于等式左边为0

故此呢可以推导出呢如下的等式

那将半无限扩散条件及浓度极化条件代入

那就得到了r小于等于r0处的解

那微盘电极上的总稳态极限扩散电流呢

可按照下式将各种微环上的电流积分获得

如果能在全部电极表面上

保持呢反应粒子的浓度为不等于0的恒定值

那则微盘电极呢将通过呢下式来求得

由此呢导出电极端面上的

稳态极限扩散电流密度和稳态扩散电流密度

那与理想扩散的动力学公式相比

就可以求得呢

微盘电极上的有效稳态扩散层厚度

那该式表明电极尺寸越小

则有效稳态扩散层厚度越薄

而稳态液相传质速度和扩散电流密度越大

在r0等于1微米的这个微盘电极上面

那能达到的稳态液相传质速度

以转速为30万转的旋转圆盘电极相近

值得注意的是那上述推导出来的电流密度

及极限电流密度均为平均值

那这是由于呢在电极上浓度梯度随半径变化

圆盘电极表面上电流密度呢并不均匀

那在圆心处电流密度最小

而在圆盘边缘处呢是最大的

那微盘电极动力学的特点都有哪些呢

当电极电位进行电位阶跃

并在完全浓度极化的条件下呢

可以得到呢微盘电极上

非稳态扩散电流的表达式

式子当中呢τ是无量纲时间

那么当τ远大于1时

就得到了微盘电极的总的稳态扩散电流

当τ远小于1时得到了等式呢

以3.7节推导出来的平面电极

在电位阶跃时的极限电流密度表达式一致

因此呢微盘电极的优点之一

那就有可能呢采用呢基本

属于常规的电位扫描速度

获得呢与稳态极化曲线相接近的极化曲线

右边的极化曲线表明了呢

正向扫描曲线与反向扫描曲线

时的曲线呢几乎重合

那说明这个曲线呢具有稳态性质

那微盘电极的优点二

这种电极上的极限传质速度

和极限扩散电流密度很高

为测量不受呢液相传质过程

干扰的极化曲线提供了更广泛的可能性

那还可以利用呢

微盘电极上的暂态扩散电流来进行电化学测量

那由最后的等式看到

可以呢根据非稳态和稳态的极限电流的比值

与时间呢负1/2次方关系的斜率表达式

在不需要已知反应物浓度和反应电子数

而直接求出呢扩散系数值

那微盘电极的优点三

这种电极上的极限扩散电流密度很高

但是呢由此引起的液相中的iR降并不增大

因此呢微电极特别适用于

高阻体系的电化学测量

这是因为微盘电极的电容值

与整体溶液之间的电阻的乘积为界面时间常数

那该界面时间常数随电极半径减小而降低的

并且对于稳态电流的测量

由于极限电流密度与微盘电极的半径成正比

而R*与微盘电极的半径的负一次方成正比

因此呢极限电流密度与R*的乘积呢

并不随微盘电极的半径而变化

那当微盘电极上的电流密度

与常规平面电极上的相同时

那么由于iR降而在后一个电极上引起的误差

是微电极上的4l/πr0倍

那式子当中的l为平面电极上参比体系

鲁金毛细管口距电极表面的距离

所以呢微电极呢

特别适用于高阻体系的电化学测量

那么微盘电极的优点四

对于电位扫描测量

由于在常规平面电极上面

峰值电流以扫速的1/2次方成正比

而双电层充电的电流

是以扫速的1次方成正比

因此增大扫速时

充电电流的影响是干扰是很大的

然而在微电极上大致有峰值电流与

微盘电极的半径成正比

以及呢充电电流正比于微盘电极半径的平方

导致了ip比上i充电这个值

是随着r0的减小而增大的

那正好补偿了高速扫描方法的上述缺点

那当采用r0为亚微米或几微米的

微电极和精心设计的

高速恒电位仪进行补偿iR降

所引起的误差之后的话

可以将呢电位扫速呢提高到每秒500千伏

在本章当中我们接触到了

三种测量极化曲线的实验方法

一是在静止溶液中用常规尺寸电极测量

那该方法呢比较简单但是呢它的重现性不好

反应电流密度分布不均匀

很少能用于呢精确电化学测量

也不适用于高速界面反应的研究

那么二是旋转圆盘电极法

那么该方法呢

反应电流密度分布均匀且重现性良好

那该法广泛用于精确研究

具有不同表面反应速度的电极过程

那缺点是呢实验设备较复杂

三是微盘电极方法

该方法呢特别适用于测量快速电极

缺点是微盘电极上有效扩散层厚度

及反应电流密度并非均匀

那在实验当中呢我们应该根据呢

实际的情况和需求来选择呢合适的

测量稳态极化曲线的方法