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电化学曲线极化阻抗谱

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一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中,将不断被溶解,同时产生H2,即: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 当电极不与外电路接通时,其净电流I 总为零。在稳定状态下,铁溶解的阳极电流I(Fe)和H+还原出H2 的阴极电流I(H),它们在数值上相等但符号相反,即: (1) I(Fe)的大小反映Fe 在H+中的溶解速率,而维持I(Fe),I(H)相等时的电势称为Fe/H+体系的自腐蚀电势εcor。 图 1 极化曲线 图 1 是 Fe 在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。 当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时,反应(c)被抑制,反应(b)加快。此时,电化学过程以 Fe 的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流,就可得到 Fe/H+体系的阳极极化曲线rba。 当对电极进行阴极极化,即加更负的电势时,反应(b)被抑制,电化学过程以反应(c)为主要倾向。同理,可获得阴极极化曲线rdc。 2.图形分析 图2 铜合金在海水中典型极化曲线 (1)斜率 斜率越小,反应阻力越小,腐蚀速率越大,越易腐蚀。 斜率越大,反应阻力越大,腐蚀速率越小,越耐腐蚀。 (2)同一曲线上各各段形状变化 如图2,在section2 中,电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象,产生了致密的氧化膜,阻碍了离子的扩散,导致腐蚀电流下降。 (3)曲线随时间的变动 图3 以 7 天和 0 天两曲线为例,对于 Y 轴,七天后曲线下移(负移),自腐蚀电位降低,说明更容易腐蚀。对于 X 轴,七天后曲线正移,腐蚀电流增大,亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应,在每个测量的频率点的原始数据中,都包含了施加信号电压(或电流)对测得的信号电流(或电压)的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗幅模(| Z |)、阻抗实部(Z,)、阻抗虚部(Z,,)、相位移(θ)、频率(ω )等变量,同时还可以计算出导纳(Y)和电容(C)的实部和虚部,因而阻抗谱可以通过多种方式表示。 2. Bode 图 Bode 图是阻抗幅模的对数 log| Z |和相角 θ 对相同时间的横坐标频率的对数logf 的图。 图4 Bode 图 阻抗:如果X 是角频率为ω 的正弦波电流信号,则Y 即为角频率也是ω 的正弦电势信号。此时 Y/X 既称为系统的阻抗,用 Z 表示。 1.溶液电阻 (Rs) 2.双电层电容 (Cdl) 3.极化阻抗 (Rp) 4.电荷转移电阻 (Rct) 5....

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