電化學反應通常發(fā)生在電極溶液界面的雙電層區(qū)并伴隨著一些物種在電極表面的吸附,這些物種有水分子、溶液中的陰陽離子、反應物及反應中間產物或者溶液中存在的其他物種。在這些吸附過程中最簡單的就是氫物種的吸附過程,該過程只涉及一個質子和一個電子,因此非常適合作為一個模型反應用于電化學反應機理的研究,同時氫物種吸附也是氫電催化體系（氫析出反應和氫氧化反應）的基本過程;而含氧物種的吸附作為氧電催化體系（氧還原反應和氧析出反應）一個不可或缺的過程,其吸附行為同樣得到了廣泛的研究。研究氫吸附和含氧物種在電極表面的吸附行為可以幫助我們更好地理解氫電、氧電催化反應的機理,從而為解決氫燃料電池和電解水技術的基礎問題—如何設計高效廉價的催化劑提供理論上的指導。目前Pt是氫/氧電催化體系最好的催化劑,我們嘗試從構效關系的角度研究不同催化基底對氫和含氧物種吸附過程的影響,由于Ir與Pt在物理性質和化學性質方面都很相似,因此我們選擇結構明確的Pt（111）和Ir（111）作為模型電極,研究兩個電極表面氫和含氧物種的吸附過程。我們主要開展了以下研究:Pt（111）和Ir（111）電極上氫物種吸附的電化學阻抗研究:我們利... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：碩士

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圖２．１循環(huán)伏安法中三角波電勢信號??

?第２章實驗試劑與裝置???２．２實驗技術??２．２．１循環(huán)伏安法??循環(huán)伏安法是一種非常重要的電化學研宄方法，可以用來研究電極反應的性??質、機理及動力學參數等信息。循環(huán)伏安法是對測試體系施加一個循環(huán)三角波形??的電勢信號（如圖２．１所示），并記錄電流－電勢曲線；電勢范圍可以使電極上能??交替發(fā)生不同的氧化和還原過程，因此在一次三角波掃描后，電極完成一個氧化??和還原過程的循環(huán)，故稱此方法為循環(huán)伏安法。??＊?＼??Ａ???＞??Ｘ?．??圖２．１循環(huán)伏安法中三角波電勢信號??循環(huán)伏安法中，三角波電勢信號通常以一定的速率進行掃描：正掃時，??五＝ｆｉ＋ｖ？；負掃時，五＝五ｆ－ｗ，Ｖ為電勢掃描速率。圖２．２給出了經典的循環(huán)伏安曲??線圖，從圖中可以看出，正掃時隨著電位的增大體系中的還原物種失去電子發(fā)生??氧化反應，從而在循環(huán)伏安圖中觀察到正的氧化電流；負掃時過程恰恰相反，隨??著電位的降低，體系中的氧化物種得到電子發(fā)生還原反應，從而在循環(huán)伏安圖上??觀察到負的還原電流。從循環(huán)伏安圖中，我們不僅可以得到氧化還原反應的峰電??位、峰電流信息，還可以從氧化峰和還原峰的對稱性角度判斷電極反應的可逆程??度、動力學快慢，對稱性越好表示電極反應可逆程度越高、動力學越快。同時，??改變電勢掃描速率，觀察得到的循環(huán)伏安曲線峰電位和峰電流的變化規(guī)律，還可??以得到電極反應過程動力學的相關信息。??圖２．２經典的循環(huán)伏安曲線圖??９??

層充放電電流等因素??的影響，從而對實驗結果造成干擾，因此需要更有效的測試方式將干擾因素排除??在外。電化學交流阻抗法恰恰能彌補經典電化學研究方法的不足，該方法可以在??很寬的時域（ｌＯＭＯ＾ｓ）或頻率域（ｌＯ＋Ｋ＾Ｈｚ）進行測量，因此能夠將電極溶液??界面反應速率不同的過程區(qū)分開，從而得到更多關于電極過程的動力學信息及電??極界面結構信息。??Ｘ?電化學體系［＝Ｃ＞?Ｙ??擾動信號?響應信號??Ｘ＝Ｅ｛＾ＡＥｓｉｎ（ｃｏｔ?－＾６）?Ｙ＝＾?ＡＲｉ＾ｃｏｔ?＋６ｒ）??圖２．３電化學阻抗法原理示意圖??電化學阻抗法的原理如圖２．３所示，將待研究的電化學體系看作一個線性體??系，通常在某一特定電勢下給體系施加一個小幅度正弦電勢信號：??Ｘ?＝?Ｅｑ?＋?＼Ｅｓｉｎ（ｃｏｔ?＋?０）??那么體系將輸出一個正弦電流信號：??Ｙ?＝?Ｉｑ?＋?ＡＪｓｍ（〇）ｔ?＋?Ｏ＇）??此時電化學體系的頻響函數ｙ／Ｘ即為電化學阻抗Ｚ：??ｚ?＝?—??電化學阻抗Ｚ是一個隨ｗ變化的矢量，通常用復數形式表示：??Ｚ（ｃｏ）?＝?Ｚ＼ｃｏ）－ｊＺ＇＼（〇）??１０??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電催化界面和反應的電化學阻抗譜研究:經典永不褪色（英文）[J]. 黃俊.  電化學. 2020(01)



本文編號：3049040