電化學(xué)曲線極化曲線阻抗譜分析綜合文庫

1/1電化學(xué)曲線極化曲線阻抗譜分析-綜合文庫

電化學(xué)曲線極化曲線阻抗譜分析

一、極化曲線

1.繪制原理

鐵在酸溶液中，將不斷被溶解，同時產(chǎn)生H2,即：Fe+2H+=Fe2++H2（a）

當(dāng)電極不與外電路接通時，其凈電流I總為零。在穩(wěn)定狀態(tài)下，鐵溶解的陽極電流

在數(shù)值上相等但符號相反，即：11-1

2.圖形分析

（1）斜率

斜率越小，反應(yīng)阻力越小，腐蝕速率越大，越易腐蝕。

（2）同一曲線上各各段外形變化

如圖2,在section2中，電流隨電位上升的上升反而減小。這是由于此次發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，產(chǎn)生了致密的氧化膜，阻礙了離子的集中，導(dǎo)致腐蝕電流下降。

（3）曲線隨時間的變動

以7天和0天兩曲線為例，對于Y軸，七天后曲線下移（負(fù)移），自腐蝕電位降低，說明更簡單腐蝕。對于X軸，七天后曲線

正移，腐蝕電流增大，亦說明更簡單腐蝕。

二、阻抗譜

1.測量原理

它是基于測量對體系施加小幅度微擾時的電化學(xué)響應(yīng)，在每個測量的頻率點的原始數(shù)據(jù)中，都包含了施加信號電壓（或電流）對測得的信號電流（或電壓）的相位移及阻抗的幅模值。從這些數(shù)據(jù)中可以計算出電化學(xué)響應(yīng)的實部和虛部。阻抗中涉及的參數(shù)有阻抗幅模（IZ|）、阻抗實部（Z,）、阻抗虛部（乙,）、相位移（B）、頻率（3）等變量，同時還可以計算出導(dǎo)納（Y）和電容（C）的

實部和虛部，因而阻抗譜可以通過多種方式表示。

I（Fe）的大小反

映

而維持I（Fe）,I（H）相等時的電勢稱為Fe/H+體系的自腐蝕電勢&cor

Fe在H+中的溶解速率,

圖丄極化曲線

圖1是Fe在H+中的陽極極化和陰極極化曲線圖。

當(dāng)對電極進(jìn)行陽極極化

定對應(yīng)的極化電勢和極化電流,

當(dāng)對電極進(jìn)行陰極極化,

圖2銅合金在海水中典型極化曲線

（即加更大正電勢）時，反應(yīng)（c）被抑制，反應(yīng)（b）加快。此時，電化學(xué)過程以就可

得到Fe/H+體系的陽極極化曲線rba。

即加更負(fù)的電勢時，反應(yīng)（b）被抑制，電化學(xué)過程以反應(yīng)（c）為主要傾向。

Fe的溶解為主要傾向。通過測

同理，可獲得陰極極化曲線rdc。

l（Fe）和H+還原出H2的陰極電流1（H），它們

越耐腐蝕。

斜率越大，反應(yīng)阻力越大，腐蝕速率越小

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2.Bode圖

Bode圖是阻抗幅模的對數(shù)log|Z|和相角B對相同時間的橫坐標(biāo)頻率的對數(shù)logf的圖。圖4Bode圖

圖6兩個時間常數(shù)

3.Nyquist圖

電極的溝通阻抗由實部z'和虛部z”組成，z=z'+jz”.Nyquist圖是以阻抗虛部（-z”）對阻抗實部（z'）作的圖。

對純電阻，在Nyquist圖上表現(xiàn)為z'軸上的一點，該點到原點的距離為電阻值的大小；對純電容體系，表現(xiàn)為與z”軸重合的一條直線。圖中的半圓弧就是容抗弧；后面的斜線是W集中；感抗是低頻的時候一個向下的收縮環(huán)。

圓弧半徑越大，也就是極化電阻越大，耐腐蝕越好。圓弧半徑越小，也就是極化電阻越小，耐腐蝕越差。

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阻抗：假如X是角頻率為3的正弦波電流信號，則Y即為角頻率也是3的正弦電勢信號。此時Y/X既稱為系統(tǒng)的阻抗，用Z表示。

1.溶液電阻（Rs）

2.雙電層電容（Cdl）3?極化阻抗（Rp）4?電荷轉(zhuǎn)移電阻（Ret）5?集中電阻

（Zw）6?界面電容（C）7?電感（L）帥

圖7三個時間常數(shù)

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通過控制電極電位或者電流密度的值，測定相應(yīng)的電流密度或者電位的變化而得到的電極電位與電流密度的關(guān)系曲

線，被稱為極化曲線。

1.典型的、用來測試電極腐蝕速度的動電位極化曲線包括線性極化區(qū)、弱極化區(qū)和強極化區(qū)。在強極化區(qū)，極化曲線（

直線可以用來得到電極的腐蝕速度，而強極化區(qū)又叫

Tafel區(qū)，所以，在不嚴(yán)格的說法中（通常是學(xué)生之間進(jìn)行交流）

Tafel曲線”（只在小木蟲聽到），意思是做個動電位極化曲線，而曲線要極化程度夠大，進(jìn)入Tafel區(qū)。

2.

在不同體系中，動電位極化曲線的形狀是不同的。比如，某些金屬的動電位極化曲線在

NaCl溶液中，陽極極化80mV就可以進(jìn)入Tafel區(qū)，而在堿性

溶液中，去卩表現(xiàn)出隨著極化電位的增加（陽極極化同樣超過

80mV），極化電流密度反而減少的現(xiàn)象，即進(jìn)入了鈍化區(qū)。動電位極化曲線會有“鈍化區(qū)”

這個鈍化區(qū)和tafel區(qū)一樣，是動電位極化曲線上的，具有某種特性的一段區(qū)間。極化曲線獲取信息

1.腐蝕電位（Ecorr），腐蝕電流（icorr）

2.獲得Tafel參數(shù)（陰極極化斜率ba,陽極極化斜率bk）

3.研究防腐蝕機理，可以知道是陽極機制劑、陰極抑制劑或者是混合型抑制劑。

4.

通過腐蝕電流可以計算腐蝕抑制效率（IE%=1-i1.corr/i2.corr）

由于本人電化學(xué)還不是特別了解，但是最近投了一篇文章，然后收到評委的回信，其內(nèi)容是：

評委意見：AuthorsshouldremovetheBavalueofCrNcoatinginT

able3,whichis1.218V/decbecauseofthereliableTafelregionis

notseeninrelatedfigureduetopassivationprocess.

但是看圖的話，我感覺陽極有比較明顯的塔菲爾區(qū)，現(xiàn)在不知如何是好，懇請大家給給意見和對圖的看法！非常感謝

塔菲爾的關(guān)系是beta=dE/d（logi）

。但是不能因為E-logi是直線關(guān)系就判斷塔菲爾區(qū)。正常的塔菲爾斜率應(yīng)該在0.12V/n左右。n是（速率控制步的）電子傳遞數(shù)。也就是說，beta最大不會遠(yuǎn)大于0.12V。

觀察陽極曲線，0?0.5V這個區(qū)段。雖然看上去是直線，但是這個斜率有

0.5V那么高，顯然已經(jīng)不是簡單的塔菲爾關(guān)系了。而是因為表面鈍化

（產(chǎn)

生氧化/氫氧化膜）而拔高了過電位。所以，讓你去掉陽極的塔菲爾斜率，是因為它不是真正的塔菲爾區(qū)。

阻抗譜半徑越大說明阻抗越大，相應(yīng)的腐蝕電流就應(yīng)該相對較小。做極化時可能會出現(xiàn)陽極鈍化，EIS對電極表面影響很小，是不會產(chǎn)生鈍化的。從我

的極化曲線結(jié)果圖中看不到陽極有鈍化現(xiàn)象。

掃描范圍看需要，只是為了確定腐蝕電位，腐蝕電流這樣的就可以在開路電壓正負(fù)

300mv就差不多了，根據(jù)實際測試效果再調(diào)整一下。掃速一般要求

比較慢，可能毫伏/秒這樣吧，具體可以看看文獻(xiàn)是多大。上至10mV/s，下到0.1mV/s都有的。工作電極最好能夠固定裸露面積，圓形，方形都有，我覺得主要是保證每次測試的浸入面積一樣

自腐蝕電流越小，耐蝕性越好，其對應(yīng)的阻抗譜的弧越大阻抗測試對樣品影響不大而極化會對樣品造成破壞，

1、一般先測試腐蝕電位，

2、做交流阻抗，電位10mv3再做極化曲線

優(yōu)點Y

曲線上的特征電位值￡自腐蝕電位，孔越電位等）可臥比較金.馬的腐蝕特性

陽極反應(yīng)曲線

苴搖菽得曲線的