电化学站工作原理.docx

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date电化学站工作原理电化学站工作原理电化学站工作原理其实楼主的问题本质上是对三电极的原理没搞清楚，我将这个问题分解成以下几个问题首先假设是三电极体系，三电极体系一般用于含有液/固界面的体系，或者通俗说含有液体的体系1. 电化学工作站控制的电位到底是个什么电位？答： 他控制的表面上是工作电极相对于参比电极的电位差，本质上是电极和溶液形成的界面的界面电势差，这才是搞电化学的人

2、关心的。我认为做电化学的人要达到这种境界：拿着一支电极，你看到的不是一根棍子，而是一个界面。2. 为什么要参比电极？答：这个问题紧随第一个问题而来，既然我们要控制的是界面电位差，如何控制，答案是仪器无法控制。但是我们可以曲线救国啊，间接控制！很幸运，有这样一种电极，他跟一种液体形成的界面电势差是恒定的而且已知的，这就是我们所说的参比电极。因此，只要我们知道了工作电极相对于参比电极的电势差，我们也就间接知道了电极和溶液之间界面的电位差。换言之，只要我们控制了工作电极相对于参比电极的电势差，我们也就间接控制了电极和溶液之间界面的电势差。这样第一个问题迎刃而解。3. 为什么需要对电极？答：有了参比电

3、极，我们就可以测量/控制工作电极和溶液的界面电势差。然而，我们也想控制（或者测量）一定电流流过电极/溶液界面，那就必须构成电流回路。虽然研究电极和参比电极构成了一个回路，但参比电极干不了这个活（除非是超微电极或者电流非常小），因为我们知道电流流过电极后电极会发生极化（除非是理论上的完全不可极化电极），也就是界面电位差会发生变化，试想如果参比电极的电位因极化而不再恒定，那他也就不能起到参考的作用了。所以，我们必须引入另外一个电极，专门用于输入输出电流，这就对电极。这样 fuelcell.xjtu所说的两个回路就形成了。工作电极和参比电极构成电压回路，仪器工作的时候不断测量这两个电极的电势差，如果

4、大于/小于设定值，仪器就提升/降低对电极的输出电压，通过强制增大/减小流过液/固界面的电流而改变界面电势差，直到测量值等于设定值为止，这个过程完全由硬件在瞬间完成。这就是电化学工作站的原理（恒电流模式也是类似的）。顺便说下，刚才提到的对电极会提升或者降低输出电压，但他不能无限度地提升/降低，对电极输出电压的上下限就是所谓的槽压。以上相关概念在 Laboratory Technique in Electrochemistry 上有几幅非常形象的图，看明白了图就都明白了（包括 xmuxiaoyu所说的 IR Drop）。应该是在讲仪器的那一章。电化学工作站涉及的基础知识一、三电极体系1、研究电极：

5、研究电极也叫工作电极或试验电极，该电极上所发生的电极过程就是我们的研究对象。因此要求研究电极具有重现的表面性质，如电极的组成和电极的表面状态。2、辅助电极：辅助电极也叫对电极，它只用来通过电流以实现研究电极的极化。研究阴极过程时，辅助电极作阳极，而研究阳极过程时，辅助电极作阴极。辅助电极的面积一般比研究电极大，这样就降低了辅助电极上的电流密度，使其在测量过程中基本上不被极化，因而常用铂黑电极作辅助电极。3、 参比电极：参比电极是测量电极电位的比较标准，它在测量过程中具有已知且稳定的电极电位，因而用参比电极和待测电极组成测量电池，从测出测量电池的电动势便可计算待测电极的电极电位。一般对参比电极性

6、能的要求比较严格，参比电极是可逆电极，它的电位是平衡电位，符合Nernst电极电位公式，原则上将参比电极应是不极化电极，换言之当有电流流过时电极电位变化很微小。在使用中要求参比电极的稳定性和重现性要好，也就是说参比电极放置一定时间后其电极电位值应不改变，而且各次制作的参比电极的电位也应相同。参比电极的电位随温度变化要小，而且断电后能很快地恢复到原先的电极电位，不发生滞后现象。三、循环伏安中扫描电位的选择应知道1、在电化学工作站中输入的电位是绝对电位吗在电化学工作站软件中，首先要选择合适的电化学技术。然后在该技术的参数窗口中设定参数。输入的数值不是电压，应该称为电位。这个电位数值指的是相对于参比

7、电极电位的工作电极电位。2、.实验当中，参比电极的作用是什么?我们知道，在对电位的定义上，没有绝对电位，只有相对电位。我们平时所说的电极电位都是相对于某一个比较稳定的参比电极而言的，常用的参比电极为饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极等（参比电极的选择要看溶液体系如是酸性还是碱性）。而所有的电位数值都是相对于氢离子的电位值，规定在标准情况下，氢离子的电位为0. 作为参比电极，很重要的一点就是电位必须在一个相对宽的范围内，保持稳定。参比电极的作用就是给工作电极设一个零点，好让我们知道工作电极的电位值是相对于哪个零点而言的，这样的数值才有意义。3、在循环伏安测试中，扫描速度对什么有影响？扫描速率对峰电位不会有影响，因为是循环伏安法，溶液中各组分的浓度基本不变（根据能斯特方程，电极电位也不会变）。但是扫描速率快时会对峰电流强度有影响。4、扫描电位的范围是怎么确定的？研究电极的理论平衡电位大约落在扫描范围的中间-