Электродные материалы для электрохимических систем

1. Электродные материалы для электрохимических систем

Электродные материалы для циклической вольтамперометрии
• Углеродные материалы, используемые в электрохимических
измерениях
• Фоновый электролит
Электрохимическая ячейка: равновесные и неравновесные
измерения
• Калибровка электродов и электрохимической ячейки
Измерение удельной электрохимически активной поверхности
платины

2. Электродные материалы для циклической вольтамперометрии

Используемый
диапазон
потенциалов
рабочего электрода зависит от следующих
факторов:
• Окно электрохимической
фонового электролита;
стабильности
• Окно электрохимической
растворителя;
стабильности
• Растворение
или
формирование
изолирующего/полупроводящего
вещества на поверхности рабочего
электрода;
Рабочие электроды
Термостатируемая
электрохимическая ячейка
Шкаф Фарадея
Хлоридсеребряный
электрод
Вспомогательный
электрод

3. Углеродные материалы

Углеродная
бумага
Тигли из
стеклоуглерода

4. Рабочий электрод

Полиэфирэфиркетон (PEEK, ПЭЭК)
Стеклоуглерод (glassy carbon)
Стекло
Платина
Проблема затекания
электролита в рабочий
электрод
ЦВА 1 мм стеклоуглеродный рабочий электрод в
растворе фонового электролита 2 M H2SO4
ЦВА Pt 1 мм электрода в растворе
фонового электролита 1 М Н2SO4 в
диапазоне потенциалов -0,15 – 1,3 В и
скоростью развертки 0,5 В/с, 39 цикл.
Изменилась шероховатость
поверхности

5. Электрохимическая ячейка: равновесные и неравновесные измерения

Двухэлектродная электрохимическая ячейка
Трехэлектродная электрохимическая ячейка

6. Фоновый электролит

Удаление
кислорода из
фонового
электролита!!!!
В кислых растворах:
В щелочных растворах:

7. Определение удельной электроактивной площади поверхности по десорбции водорода

8. Определение удельной электроактивной площади поверхности по десорбции мнооксида углерода и меди

Pt + Cu2+ + 2e- = Pt-Cu

9. Калибровка электродов и электрохимической ячейки

• Сравнение потенциала электрода сравнения с потенциалом коммерческого
электрода сравнения;
• Анализ потенциала разомкнутой цепи, потенциала электрохимической ячейки,
измеренного в равновесии;
• Анализ поверхности рабочего электрода по площади пиков, измеренных по
десорбции водорода;
• Сравнение емкостных токов циклической вольтамперограммы фонового
электролита;

10. Циклическая вольтамперометрия

The important parameters are
• the initial potential, Ex
• the initial sweep direction
• the sweep rate, v
• the maximum potential, Emax
• the minimum potential, Emin
• the final potential, Ef
It is not common, but can sometimes be
convenient, to change the values of Emax and
Emin between successive cycles.
E = Ex + vt

11. Циклическая вольтамперометрия на планарном электроде

The initial sweep direction is
therefore negative.
with only О initially present in solution.
λ is the value of t when
the potential is inverted.
A fifth boundary condition
expresses the kinetic
regime of the electrode
reaction.

12. Циклическая вольтамперометрия для обратимых систем

Nernst equation:
С учетом всех граничных условий, получаем:
Потенциал и ток пика:
- Уравнение Рэндлса—Шевчика

13. Циклическая вольтамперометрия для обратимых систем

Параметры обратимой реакции:
13

14. Циклическая вольтамперометрия для необратимых систем

Значение αn’ можно найти из наклона зависимости
потенциала пико от логарифма скорости развертки:
14

15. Циклическая вольтамперометрия для квайзи-обратимых систем

Количественная мера обратимости, т.е.
соотношение вкладов кинетика/транспорт:
Когда
, получается:
• Обратимая реакция:
• Квайзи-обратимая реакция:
• Необратимая реакция:

16. Циклическая вольтамперометрия для системы с несколькими компонентами

ЦВА раствора с несколькими электроактивными компонетами