电化学工作站的原理和应用

电化学工作站的本质是用于控制和监测电化学池电流和电位以及其它电化学参数变化的仪器装置。 电化学池： 电能(        原电池(Galvanic Cell)： 化学能 →         电解池(Electrolytic 化学能(Cell)：电能 → 一个简单的电分析化学实验系统： 组成：工作(研究)电极(W), 参比电极(R)，辅助(对)电极 (C), 电解质溶液，恒电势（位）仪(potentiostat), PC计算机(接口+软件)。 进行电化学实验的基本组成 2008-10-8 15:54:15 常用的电化学研究方法 循环伏安法 线性扫描伏安法 视差脉冲伏安法 还有其它恒电流技术和电位阶跃技术 2008-10-8 15:57:17 循环伏安法 所加载的扫描电位波形为三角波，其电位时间变化曲线如下图所示： 电位扫描速率均匀 2008-10-8 16:01:15 工作电极极化曲线如下图所示： 极化曲线上分别记录了氧化峰、还原峰、以及峰电流、电位等信息，直接反映电极反应的可逆性、电活性物质的含量以及在溶液中的扩散行为。 2008-10-8 16:06:22 伏安法应用： 定量分析— 广泛用于无机和有机化合物的测定，可进行40多种元素的定量测定 电极过程动力学的研究：n,D,C,E0,ks 研究吸附现象 复杂电极反应的过程研究 药物分析 化学生物学 2008-10-8 16:08:22 进行电化学实验的基本组成 电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成，也可利用高压静电放电来实现，二者统称电化学，后者为电化学的一个分支，称放电化学。因而电化学往往专指“电池的科学”。 　　电池由两个电极和电极之间的电解质构成，因而电化学的研究内容应包括两个方面：一是电解质的研究，即电解质学，其中包括电解质的导电性质、离子的传输性质、参与反应离子的平衡性质等，其中电解质溶液的物理化学研究常称作电解质溶液理论；另一方面是电极的研究，即电极学，其中包括电极的平衡性质和通电后的极化性质，也就是电极和电解质界面上的电化学行为。电解质学和电极学的研究都会涉及到化学热力学、化学动力学和物质结构。 　　1791年伽伐尼发表了金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象，一般认为这是电化学的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基础上发明了用不同的金属片夹湿纸组成的“电堆”，即现今所谓“伏打堆”。这是化学电源的雏型。在直流电机发明以前，各种化学电源是唯一能提供恒稳电流的电源。1834年法拉第电解定律的发现为电化学奠定了定量基础。 　　19世纪下半叶，经过赫尔姆霍兹和吉布斯的工作，赋于电池的“起电力”(今称“电动势”)以明确的热力学含义；1889年能斯特用热力学导出了参与电极反应的物质浓度与电极电势的关系，即著名的能斯脱；1923年德拜和休克尔提出了人们普遍接受的强电解质稀溶液静电理论，大大促进了电化学在理论探讨和实验方法方面的发展。 　　20世纪40年代以后，电化学暂态技术的应用和发展、电化学方法与光学和表面技术的联用，使人们可以研究快速和复杂的电极反应，可提供电极界面上分子的信息。电化学一直是物理化学中比较活跃的分支学科，它的发展与固体物理、催化、生命科学等学科的发展相互促进、相互渗透。 　　在物理化学的众多分支中，电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用主要有：电解工业，其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业；铝、钠等轻金属的冶炼，铜、锌等的精炼也都用的是电解法；机械工业使用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整；环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物；化学电源；金属的防腐蚀问，大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题；许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理。应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。