!电化学阻抗谱的应用及其解析方法VIP免费

1 电化学阻抗谱的应用及其解析方法 交流阻抗发式电化学测试技术中一类十分重要的方法，是研究电极过程动力学和表面现象的重要手段。特别是近年来，由于频率响应分析仪的快速发展,交流阻抗的测试精度越来越高，超低频信号阻抗谱也具有良好的重现性，再加上计算机技术的进步，对阻抗谱解析的自动化程度越来越高，这就使我们能更好的理解电极表面双电层结构，活化钝化膜转换，孔蚀的诱发、发展、终止以及活性物质的吸脱附过程。 1. 阻抗谱中的基本元件 交流阻抗谱的解析一般是通过等效电路来进行的，其中基本的元件包括：纯电阻 R，纯电容 C，阻抗值为1/jω C，纯电感L，其阻抗值为jω L。实际测量中，将某一频率为ω 的微扰正弦波信号施加到电解池，这是可把双电层看成一个电容，把电极本身、溶液及电极反应所引起的阻力均视为电阻，则等效电路如图1 所示。 RsCabCdZfRtCd'Zf'RbElementFreedomValueErrorError %RsFree(+)2000N/AN/ACabFree(+)1E-7N/AN/ACdFixed(X)0N/AN/AZfFixed(X)0N/AN/ARtFixed(X)0N/AN/ACd'Fixed(X)0N/AN/AZf'Fixed(X)0N/AN/ARbFree(+)10000N/AN/AData File:Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\12861 Dummy Cell.mdlMode: Run Fitting / All Data Points (1 - 1)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: ComplexType of Weighting: Data-Modulus 图1. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的等效电路 图中 A、B 分别表示电解池的研究电极和辅助电极两端，Ra、Rb 分别表示电极材料本身的电阻，Cab 表示研究电极与辅助电极之间的电容，Cd 与Cd’表示研究电极和辅助电极的双电层电容，Zf 与Zf’表示研究电极与辅助电极的交流阻抗。通常称为电解阻抗或法拉第阻抗，其数值决定于电极动力学参数及测量信号的频率，Rl 表示辅助电极与工作电极之间的溶液电阻。一般将双电层电容 Cd 与法拉第阻抗的并联称为界面阻抗 Z。 实际测量中，电极本身的内阻很小，且辅助电极与工作电极之间的距离较大，故电容 Cab 一般远远小于双电层电容 Cd。如果辅助电极上不发生电化学反映，即Zf’特别大，又使辅助电极的面积远大于研究电极的面积（例如用大的铂黑电极），则Cd’很大，其容抗 Xcd’比串联电路中的其他元件小得多，因此辅助电极的界面阻抗可忽略，于是图1 可简化成图2，这也是比较常见的等效电路。 RsZfCdElementFreedomValueErrorError %RsFixed(X )15...