9極化曲線的測定

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試驗九極化曲線的測定指導教師：劉杰

2023-7-19

2023-7-19

一、極化曲線的的測定目的要求

1.把握穩(wěn)態(tài)恒電位法測定金屬極化曲線的基本原理和測試方法。2.了解極化曲線的意義和應用。3.把握恒電位儀的使用方法。

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二極化曲線的的測定的原理1.極化現(xiàn)象與極化曲線為了摸索電極過程機理及影響電極過程的各種因素，必需對電極過程進行研究，其中極化曲線的測定是重要方法之一。我們知道在研究可逆電池的電動勢和電池反應時，電極上幾乎沒有電流通過，每個電極反應都是在接近于平衡狀態(tài)下進行的，因此電極反應是可逆的。但當有電流明顯地通過電池時，電極的平衡狀態(tài)被破壞，電極電勢偏離平衡值，電極反應處于不可逆狀態(tài)，而且隨著電極上電流密度的增加，電極反應的不可逆程度也隨之增大。由于電流通過電極而導致電極電勢偏離平衡值的現(xiàn)象稱為電極的極化，描述電流密度與電極電勢之間關系的曲線稱作極化曲線，如圖2-19-1所示。2023-7-19

二極化曲線的的測定的原理

圖2-19-1極化曲線A-B:活性溶解區(qū)；B:臨界鈍化點B-C:過渡鈍化區(qū)；C-D:穩(wěn)定鈍化區(qū)D-E:超(過)鈍化區(qū)2023-7-19

二極化曲線的的測定的原理金屬的陽極過程是指金屬作為陽極時在一定的外電勢下發(fā)生的陽極溶解過程，如下式所示：M→Mn++ne此過程只有在電極電勢正于其熱力學電勢時才能發(fā)生。陽極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大，這是正常的陽極溶出，但當陽極電勢正到某一數(shù)值時，其溶解速度達到最大值，此后陽極溶解速度隨電勢變正反而大幅度降低，這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。

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二極化曲線的的測定的原理圖2-19-1中曲線說明，從A點開始，隨著電位向正方向移動，電流密度也隨之增加，電勢超過B點后，電流密度隨電勢增加迅速減至最小，這是由于在金屬表面生產(chǎn)了一層電阻高，耐腐蝕的鈍化膜。B點對應的電勢稱為臨界鈍化電勢，對應的電流稱為臨界鈍化電流。

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二極化曲線的的測定的原理電勢到達C點以后，隨著電勢的繼續(xù)增加，電流卻保持在一個基本不變的很小的數(shù)值上，該電流稱為維鈍電流，直到電勢升到D點，電流才有隨著電勢的上升而增大，表示陽極又發(fā)生了氧化過程，可能是高價金屬離子產(chǎn)生也可能是水分子放電析出氧氣，DE段稱為過鈍化區(qū)。

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二極化曲線的的測定的原理2.極化曲線的測定(1)恒電位法恒電位法就是將研究電極依次恒定在不同的數(shù)值上，然后測量對應于各電位下的電流。極化曲線的測量應盡可能接近體系穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)體系指被研究體

系的極化電流、電極電勢、電極表面狀態(tài)等基本上不隨時間而改變。在實際測量中，常用的控制電位測量方法有以下兩種：

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二極化曲線的的測定的原理靜態(tài)法：將電極電勢恒定在某一數(shù)值，測定相應的穩(wěn)定電流值，如此逐點地測量一系列各個電極電勢下的穩(wěn)定電流值，以獲得完整的極化曲線。對某些體系，達到穩(wěn)態(tài)可能需要很長時間，為節(jié)省時間，提高測量重現(xiàn)性，往往人們自行規(guī)定每次電勢恒定的時間。

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二極化曲線的的測定的原理動態(tài)法：控制電極電勢以較慢的速度連續(xù)地改變(掃描),并測量對應電位下的瞬時電流值，以瞬時電流與對應的電極電勢作圖，獲得整個的極化曲線。一般來說，電極表面建立穩(wěn)態(tài)的速度愈慢，則電位掃描速度也應愈慢。因此對不同的電極體系，掃描速度也不一致。為測得穩(wěn)態(tài)極化曲線，人們尋常依次減小掃描速度測定若干條極化曲線，當測至極化曲線不再明顯變化時，可確定此掃描速度下測得的極化曲線即為穩(wěn)態(tài)極化曲線。同樣，為節(jié)省時間，對于那些只是為了比較不同因素對電極過程影響的極化曲線，則選取適當?shù)膾呙杷俣壤L制準穩(wěn)態(tài)極化曲線就可以了。

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二極化曲線的的測定的原理

(2)恒電流法恒電流法就是控制研究電極上的電流密度依次恒定在不同的數(shù)值下，同時測定相應的穩(wěn)定電極電勢值。采用恒電流法測定極化曲線時，由于種種原因，給定電流后，電極電勢往往不能馬上達到穩(wěn)態(tài)，不同的體系，電勢趨于穩(wěn)態(tài)所需要的時間也不一致，因此在實際測量時一般電勢接近穩(wěn)定(如1min~3min內無大的變化)即可讀值，或人為自行規(guī)定每次電流恒定的時間。

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三、儀器試劑恒電位儀一臺；飽和甘汞電極1支；碳鋼電極1支；鉑電極1支；三室電解槽1只(見圖2-19-2)2moldm液；丙酮溶液-3

(NH4)2CO3溶液；0.5

molH2SO4溶dm

-3

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三儀器試劑

圖2-19-2三室電解槽1.研究電極;2.參比電極;3.輔助電極2023-7-19

三儀器試劑

恒電位儀2023-7-19

四試驗步驟1.碳鋼預處理：用金相砂紙將碳鋼研究電極打磨至鏡面光亮，用石蠟蠟封，留出1cm2面積，如蠟封多可用小刀去除多余的石蠟，保持切面整齊。然后在丙酮中除油，在0.5M的硫酸溶液中去除氧化層，浸泡時間分別不低于10S。2.恒電位法測定極化曲線的步驟：A準備工作儀器開啟前，“工作電源〞置于“關〞,“電位量程〞置于“20V〞,“補償衰減〞置于“0〞,“補償增益〞置于“2〞,“電流量程〞置于“200mA〞,“工作選擇〞置于“恒電位〞,“電位測量選擇〞置于“參比〞。

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四試驗步驟B通電插上電源，“工作電源〞置于“自然〞檔，指示燈亮，電流顯示為0,電位表顯示的電位為“研究電極〞相對于“參比電極〞的穩(wěn)定電位，稱為自腐電位，其絕對值大于0.8V可以開始下面的操作，否則需要重新處理電極。C“電位測量選擇〞置于“給定〞,儀器預熱5-15min。電位表指示的給定電位為預設定的“研究電極〞相對于“參比電極〞的電位。

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四試驗步驟D調理“恒電位粗調〞和“恒電位細調〞使電位表指示的給定電位為自腐電位，“工作電源〞置于“極化〞。F陰極極化，調理“恒電位粗調〞和“恒電位細調〞每次減少10mV,直到減少200mV,每減少一次，測定1min后的電流值。測完后，將給定電位調回自腐電位值。

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四試驗步驟

G陽極極化將“工作電源〞置于“自然〞,“電位測量選擇〞置于“參比〞,等待電位逐漸恢復到自腐電位5mV,否則需要重新處理電極。重復C、D、F步驟，F(xiàn)步驟中給定電位每次增加10mV,直到做出完整的極化曲線。提醒，到達極化曲線的平臺區(qū)，給定電位可每次增加100mV。H試驗完成，“電位測量選擇〞置于“參比〞,“工作電源〞置于“關〞。

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五數(shù)據(jù)處理

1.對靜態(tài)法測試