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关于电化学工作站的原理和测试方法技术分享

来源 : 365betapp下载 发布时间:2020-04-07 点击量:81
  电化学工作站是具有交流阻抗功能的,是一款具有交流阻抗功能的电化学工作站。多台仪器可组合为多通道款。电化学软件既包含了常用的直流和交流技术,用户也可以通过简单的拖拽建立自己的实验方法。现代化的操作界面简单易学,并且可以实时改变参数进行测试。
 
  电化学测定方法是将化学物质的变化归结为电化学反应,也就是以体系中的电位、电流或者电量作为体系中发生化学反应的量度进行测定的方法。包括电流-电位曲线的测定;电极化学反应的电位分析,电极化学反应的电量分析;对被测对象进行微量测定的极谱分析;交流阻抗测试等。
 
  1.常用的电化学测试方法技术
 
  电流分析法(也称为计时安培法)、差分脉冲安培法(DPA)、差分脉冲伏安法(DPV)、循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、常规脉冲伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)等。
 
  2.电化学测试方法的优点
 
  1) 简单易行。可将一般难以测定的化学参数直接变换成容易测定的电参数加以测定。
 
  2) 灵敏度高。因为电化学反应是按法拉第定律进行的,所以,即使是微量的物质变化也可以通过容易测定到的电流或电量来进行测定。
 
  3) 实时性好。利用高精度的特点,可以检测出微反应量,并对其进行定量。

  电化学工作站的基本原理及应用
 
  1.稳态测试:恒电流法及恒电势法
 
  所谓的稳态,即电化学参量(电极电势,电流密度,电极界面状态等)变化甚微或基本不变的状态。zui常用的稳态测试方法,当然就是恒电流法及恒电势法,故名思意,就是给电化学体系一个恒定不变的电流或者电极电势的条件。
 
  通常我们可以利用恒电位仪或者电化学工作站来实现这种条件。通过在电化学工作站简单地设置电流或电势以及时间这几个参数,就可以有效地使用这两种方法啦。该方法用的比较多的地方主要有:活性材料的电化学沉积以及金属稳态极化曲线的测定等等。
 
  2.暂态测试:控制电流阶跃及控制电势阶跃法
 
  所谓的暂态,当然是相对于稳态而言的。在一个稳态向另一个稳态的转变过程中,任意一个电极还未达到稳态时,都处于暂态过程,如双电层充电过程,电化学反应过程以及扩散传质过程等。
 
  zui常见的方法要数控制电流阶跃法以及控制电势阶跃法这两种。控制电流阶跃法,也叫计时电位法,即在某一时间点,电流发生突变,而在其他时间段,电流保持相应的恒定状态。
 
  同理,控制电势阶跃法也就是计时电流法,即在某一时间点,电势发生突变,而在其他时间段,电势保持相应的恒定状态。
 
  利用这种暂态的控制方法,一般可以探究一些电化学变化过程的性质,如能源存储设备充电过程的快慢,界面的吸附或扩散作用的判断等。计时电流法还可以用以探究电致变色材料变色性能的优劣。
 
  3.伏安法:线性伏安法,循环伏安法
 
  伏安法应该算是电化学测试中zui为常用的方法,因为电流、电压均保持动态的过程,才是zui常见的电化学反应过程。一般而言,伏安法主要有线性伏安法以及循环伏安法,两者的区别在于,线性伏安法“有去无回”,而循环伏安法“从哪里出发就回哪去”。线性伏安法即在一定的电压变化速率下,观察电流相应的响应状态。同理,循环伏安法也是一样,只不过电压的变化是循环的,从起点到终点再回到起点。
 
  线性伏安法使用的领域较广,主要包括太阳能电池光电性能的测试,燃料电池等氧还原曲线的测试以及电催化中催化曲线的测试等。而循环伏安法,主要用以探究超级电容器的储能大小及电容行为、材料的氧化还原特性等等。
 
  4.交流阻抗法
 
  交流阻抗法的主要实现方法是,控制电化学系统的电流在小幅度的条件下随时间变化,同时测量电势随时间的变化获取阻抗或导纳的性能,进而进行电化学系统的反应机理分析及计算系统的相关参数等。交流阻抗谱可以分为电化学阻抗谱(EIS)和交流伏安法。EIS探究的是某一极化状态下,不同频率下的电化学阻抗性能;而交流伏安法是在某一特定频率下,研究交流电流的振幅和相位随时间的变化。
 
  支持的交流技术:
 
  交流阻抗(EIS)、不同参数下的交流阻抗、频响分析;
 
  支持的充放电方法:
 
  恒电流充放电、恒电压充放电、恒电阻放电、恒功率放电、满功率放电、限制容量充放电、充放电期间的电化学阻抗测试、稳态电流/电压曲线;
 
  支持的直流实验技术:
 
  循环伏安、线性扫描、开路电位、计时电流/计时库伦、线性扫描计时电流、计时电位、差分脉冲伏安、常规脉冲伏安、方波伏安、三角波伏安、驰豫伏安、阶梯伏安、Tafel扫描、脉冲电镀、溶出伏安。
 
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