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电化学三电极的工作原理

发布时间:2018-03-17 15:37:31编辑:LANBTS来源:百度文库

电化学三电极的工作原理


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蓝博三电极测试系统--BT2013A


    工作电极参比电极对电极 研究对象工作电极  参比电极:确定工作电极电位  辅助电极有时也称对电极:传导电流 三电极体系含两个回路,一个回路由工作电极和参比电极组成,用来测试工作电极的电化学反应过程,另一个回路由工作电极和辅助电极组成,起传输电子形成回路的作用。

    电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应,那么需要两个电极,但是针对您要研究的工作电极,需要参比电极精确地控制工作电极的电极电位,那么就需要额外的参比电极,以三者成为三电极体系。参比电极和工作电极构成测试回路,体系可当成断路。工作电极和对电极构成另外的回路,是构成电解槽的回路,满足电化学反应平衡的。研究的是工作电极,只有精确地测定工作电极的电位,才能够考察电位同电化学反应,吸附等界面反应的规律。

    至于辅助电极和工作电极之间的联系,主要是在于构建电化学反应平衡,另外要 保证辅助电极不要影响到工作电极。而确定辅助电极和工作电极之间的电位,用电压表就ok了,不需要双参比电极分别确定两电极电位。当然,是否以后的电化学工作站,可以确定双参比,分别控制辅助电极和参比电极,可能也算是个新思路吧。三电极是指工作电极;电导电极;甘汞电极。用上电化学工作站的时候需要用上250ml电解池再放上三电极做自己想要做的式样。 同时,三个电极不要接触上,但要尽可能的近工作电极与对电极构成电流的回路,它们之间的电压叫槽牙,可用普通的伏特计测量。工作电极与参比电极之间通过高输入阻抗的电位差计测量,类似于电位法的装置,是用来监控工作电极电位的线路。上面有位说是断路,不确切,应该有微小电流流过。

    本人补充点:参比电极要尽可能地靠近研究电极,一般用甘汞电极;辅助电极也就是对电极一般用铂电极或者其他,面积一般比研究电极的大5倍或以上。对于电化学三电极体系的工作原理,用一句话概括就是三电极两回路:三电极指的是工作电极、参比电极和对电极,工作电极又称为研究电极,顾名思义就是我们所要考察的电极;参比电极是用来测量工作电极电势的;对电极又称为辅助电极,只是用来通过电流的   两回路指的是极化回路和测量回路   电化学研究最常用的测试手段是电极极化曲线的测量,在三电极体系中,通过对工作电极施以不同的极化,测试电流密度与电势的对应关系曲线,了解工作电极的电化学性能。问一下,参比电极中Ag/AgCl和甘汞电极的区别,仅仅是参考电位不同吗,还是有其他不一样的地方?  Ag/AgCl与SCE相比,具有较小的温度系数,可制作的更加紧凑。要根据实验体系来选择参比电极,你也说过了,电化学需要两个电极同时发生氧化还原反应,但是一般情况下对电极不发生氧化或还原反应,只起着导电的作用,而真正氧化或者还原的电极是工作电极,那整个电路之发生了单一的反应啊?  您提到的对电极不发生氧化或还原反应的,这句话是不对的在循环伏安测试中,如果工作电极处于某一电位下的氧化或者还原反应,那么与之对应的对电极一定会发生还原或者氧化反应。这是一定的。因此,在电解槽中阳极和阴极的反应是成对出现的,而三电极体系是同一道理。因为维持电化学反应平衡是要由阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上。电子不是槽电流产生的,而是电极反应产生的,发生一侧的还原,必然有一侧的氧化,这才是真实的电化学反应平衡,是存在耦合关系的。前面说得很有道理,但是有一点我觉得不妥,你说阳极氧化反应的失电子用于阴极反应的得电子上,我觉得在电解的时候阴极的电子是有电源负极提供的,虽然阳极氧化失去电子,但是他的电子也是回到电源正极。你说呢?我觉得我们应该探讨下就是 阳极氧化失去的电子回到正极上的情况,这么说回到正极的话难道会增大电源的电压,或者是这部分回到正极的电子作用到了阴极还原所需要的电子工作电极的电位是相于参比电极来定的,因此比如说你用SCE参比,而你的电活性分子在0.6v可以氧化(vsSCE),那你就设定工作电极的位为0.6v电(其实从电化学仪器上来讲工作电极是接地的,其电位为0,改变的是参比电极电位为-0.6v),这时工作电极上发生该分子的氧化反应,为了维持电荷平衡,那么在对电极上将会产生相应的还原反应,至于是体系中的什么物质被还原,应该是氧化电位最高的那种分子,因此通常是溶液中的氧   电化学测量三电极系统:工作电极,辅助电极(对电极),参比电极。   参比电极的作用是在测量过程中提供一个稳定的电极电位,对于一个三电极的测试系统,之所以要有一个参比电极,是因为有些时候工作电极和辅助电极(对电极)的电极电位在测试过程中都会发生变化的,为了确切的知道其中某一个电极的电位(通常我们关心的是工作电极的电极电位),我们就必须有一个在测试过程中电极电位恒定的电极作为参比来进行测量。如果可以确定辅助电极的电极电位在测试过程中是不发生变化或者变化可以忽略不计时,我们就不必使用参比电极。这就是所谓的双电极测试系统。辅助电极的作用是在整个测试中形成一个可以让电流通过的回路,只有一个电极外电路上是不可能有稳定的电流通过的。这就好比电路里面必须要有火线和零线一样。因此辅助电极对于电化学测试是必须的,而参比电极则可以根据具体情况进行选择,并不是一定要有的。  参比电极(Reference electrode):参比电极具有已知恒定的电位,为研究对象提供一个电位标准。测量时,参比电极上通过的电流极小,不致引起参比电极的极化。经常使用的参比电极主要有以下三种:  A.标准氢电极(NHE):常以在标准状态下,氢离子和氢气的活度为1时的电位即Eø为电极电位的基准,其值为0. B.甘汞电极(Calomel electrode):甘汞电极是实验室最常用的参比电极之一,它的电极反应是:Hg2Cl2 + 2e = 2Hg + 2Cl-,可见其电位与氯离子的浓度有关。当溶液中的KCl达到饱和时,叫做饱和甘汞电极(SCE),标准电极电位为0.2412 V;KCl浓度为1 时的电极电位为0.2801 V;KCl浓度为0.1 M时的电极电位为0.3337 V.  C.银氯化银电极(Ag/AgCl):银氯化银电极也是实验室最常用的参比电极之一,其电极反应为:AgCl + e = Ag + Cl-,其电位也受Cl-浓度的影响。KCl饱和时的电极电位为0.199 V. 银—氯化银电极:  银—氯化银电极具有非常良好的电极电位重演性、稳定性,由于它是固体电极,故使用方便,应用很广。甚至有取代甘汞电极的趋势,这是由于汞有毒性,此外,甘汞电极的温度变化所引起的电极电位变化的滞后现象较大,而氯化银电极的高温稳定性较好。它是一种常用的参比电极。AgCl在水中的溶解度约为10-5(25 ℃), 是很小的。但是如果在KCl溶液中,由于AgCl和Cl-能生成络合离子,使其AgCl的溶解度显著增加。在1 M KCl溶液中,AgCl的溶解度为1.4×10-2 g/L,而在饱和KCl溶液中则高达10 g/L。因此为保持电极电位的稳定,所用KCl溶液需要预先用AgCl饱和。特别是在饱和KCl溶液中更应注意。此外,如果把饱和KCl溶液的Ag/AgCl电极插在稀溶液中,在液接界处KCl溶液被稀释,这是部分原先溶解的Ag离子将会分解,而析出Ag沉淀。这些Ag沉淀容易堵塞参比电极管的多孔性封口。由于上述缺点,通常不采用饱和KCl溶液作为Ag/AgCl电极的电解

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