电化学阻抗谱的应用分析

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电化学阻抗谱的解析与应用

电化学阻抗谱的解析与应用

电化学阻抗谱解析与应用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/j ωC ,纯电感L ,其阻抗值为j ωL 。

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。

Element Freedom Value Error Error %Rs Free(+)2000N/A N/ACab Free(+)1E-7N/A N/A Cd Fixed(X)0N/A N/A Zf Fixed(X)0N/A N/A Rt Fixed(X)0N/A N/A Cd'Fixed(X)0N/A N/AZf'Fixed(X)0N/A N/ARb Free(+)10000N/A N/A Data File:Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\12861 Dummy Cell.mdl Mode: Run Fitting / All Data Points (1 - 1)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: Complex Type 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。

eis电化学阻抗谱

eis电化学阻抗谱

eis电化学阻抗谱电化学阻抗谱(EIS)作为一种电化学测试技术,被广泛应用于质量检测、材料表征、材料性能评估及传感器研究等领域。

它结合电化学测量原理,提供精确、可靠的测量结果,是分析电化学系统的一种重要的手段。

EIS通常用于测量电池的性能,以及对表面活性剂、药物、还原性和氧化性材料的性能评估。

由于它可以检测电池的内部结构以及活性组分之间的相互作用,因此EIS也可以用于探索和研究复合材料的机械性能,从而更有效地评估材料性能。

EIS分为两个主要部分:电化学阻抗和直接电化学测量。

它之所以被称为阻抗谱,是因为它允许测量频率和电压的变化,从而允许获得从静态反应到动力学的详细信息。

电化学阻抗反映了直流电化学传导过程的能量消耗情况,而直流电化学测量则是关于活性物质及电极表面反应的信息。

EIS测量方法主要包括六个步骤。

首先,样品被接入电阻抗仪,并设定频率范围,将其设定为多定值电流模式,并可选择幅值大小和持续时间。

然后,电阻抗仪将产生多种频率的交流信号,经过样品随后回流的电容量,电阻和电感,最终根据这些参数形成的参数矩阵和熔锥平面图,来衡量样品的电化学行为,包括延时、电阻度和极化率等因素。

最后,得到的结果可用于反映样品的电化学性能,以及电化学反应过程中的细节。

电化学阻抗谱测试显示,当频率范围比较宽的情况下,可以更有效地反映样品的电化学特性,从而更有效地探索和评估电化学系统的组成。

在具体的测试应用中,电化学阻抗谱测试可以提供有效的信息,有助于了解样品的电化学行为,更好地控制电池的质量和性能,提高传感系统的准确性,并用于研究特定电化学反应机制等。

因此,EIS测试是一种重要的分析工具,已被广泛应用于各种电化学技术的研究、测试和分析。

它结合了电化学测量的原理,可以有效地检测电池的内部结构,以及活性组分之间的相互作用,更有效地探索和评估材料性能。

由此可见,电化学阻抗谱是一种重要的电化学测试,可用于分析电池及其他电化学系统,提供精确可靠的测量结果。

电化学阻抗谱测量技术及其应用

电化学阻抗谱测量技术及其应用

电化学阻抗谱测量技术及其应用电化学阻抗谱技术是一种非常重要的电化学分析技术,它可以用于研究电极和电解质的界面,探测材料表面的特征和反应动力学等方面。

本文将介绍电化学阻抗谱技术的基本原理、测量方法、数据处理以及其应用展望。

一、基本原理电化学阻抗谱的测量是基于交流电的变化对电化学界面进行分析和研究。

在电化学界面上,交流电的变化可以导致界面电位和电流的变化。

这种变化取决于交流电频率和电极界面的电化学特性。

从物理角度考虑,界面上的电化学反应可以看作是一个电阻和电容的并联,形成了一个RC电路。

因此,当交流电频率变化时,电极电容和电化学反应的电阻对交流电阻抗的贡献也会不同。

这种特性可以测量交流电对电极电势和电流的变化,从而得到电阻和电容的信息。

二、测量方法电化学阻抗谱的测量通常采用电化学工作站和阻抗分析仪测量。

实验中,先将待测电极置于电解质中,并在固定直流电位下控制电极表面的吸附物种稳定后,通过阻抗分析仪施加一个小的交流电压,如10mV~100mV。

然后通过改变交流电频率,测量电极表面阻抗随频率的变化。

最后通过数据处理得到电化学反应的交流阻抗和重要参数。

三、数据处理在进行电化学阻抗谱测量时,通过将测量得到的阻抗谱转换为圆弧和直线,并分析各个部分的特征,可以得到电极反应的动力学性质和表面特征等信息。

在圆弧中,半径反映了电化学反应的过程和速率。

当阻抗谱在高频区域出现圆弧时,表明电化学过程中存在电容,反应速率较快;在低频区域出现圆弧时,则意味着反应速度较慢。

在直线中,斜率反映了电极材料的电导率大小。

当阻抗谱在高频区域出现直线时,表示电极表面材料导电性能优良;在低频区域出现直线时,则表明当量电路中的电容或电解液电阻高,表面阻抗小。

四、应用展望电化学阻抗谱技术在电化学反应、电极材料表征、生物电化学和介电等领域得到了广泛应用。

在电化学反应研究方面,电化学阻抗谱技术可用于研究发生在电极表面的吸附剂、反应物和产物的反应动力学和机理。

电化学阻抗谱技术的原理及应用

电化学阻抗谱技术的原理及应用

电化学阻抗谱技术的原理及应用电化学阻抗谱技术是一种基于电化学反应及阻抗测量的技术,它具有较高的敏感性和准确性,可以用于材料表面、电化学反应、电化学程序和生化反应等领域的研究。

本文将对电化学阻抗谱技术的原理、测量方法及其应用进行介绍。

一、电化学阻抗谱技术的原理电化学阻抗谱技术是一种用于测量物质电化学阻抗的技术,它可以测量物质在电极上的电化学反应和界面行为。

电化学阻抗谱技术被广泛应用于化学、材料科学和生化学等领域,具有广泛的应用前景。

电化学阻抗谱技术的原理是基于电化学反应和交流电的行为。

在交流电场中,电流和电势随时间而变化,而电化学反应也随时间变化而导致电极表面电化学特性的变化。

因此,测量该变化的频率便可以对电极表面的电化学行为进行分析。

通过对测量结果的分析,可以得到等效电路模型,进而计算出电极表面反应和电荷传输的速率以及其他相关参数。

二、电化学阻抗谱技术的测量方法电化学阻抗谱技术的测量方法包括交流电压、电流及阻抗的测量。

一般来说,交流电压是通过外界施加的,而电流则是根据电极表面的电化学反应测量的。

测量时,需要对电极在不同频率和幅度下的响应进行测量,通过分析所得的阻抗数据,可以对电极表面的反应过程和电位分布进行测量和分析。

电化学阻抗谱技术的具体测量方法还包括选取合适的电极材料及电解溶液,控制电流密度和电极温度等。

在实际应用中,还需要考虑到干扰和噪声等因素。

三、电化学阻抗谱技术的应用电化学阻抗谱技术具有广泛的应用前景,主要体现在以下几个方面。

1.材料表面电化学阻抗谱技术可以用于分析材料表面的电化学行为及其耐蚀性、防腐性等性能。

例如,可以通过测量抑制剂、添加剂以及涂层等对材料表面电化学性质的影响,从而研究其耐蚀性和防腐性等性能。

2.电化学反应电化学阻抗谱技术可以用于研究电化学反应的机理和速率等参数。

例如,可以通过测量电极表面的电荷分布和反应速率等参数,来研究电化学反应过程中的电荷传输、界面反应和化学反应等物理化学过程。

电化学阻抗谱测试

电化学阻抗谱测试

电化学阻抗谱测试
电化学阻抗谱(EIS)是一种非破坏性测试,它将系统与信号源相连,以探测电池、电解质和电路之间的相互作用特性并对其进行详细的分析,主要用于研究非电导的物质的性能,如材料的耐腐蚀性和保护膜的电化学安全性等。

与其他测试方法相比,电化学阻抗谱试验更具特征性,能够更快、更全面地发现和确定样品表面的腐蚀行为,是分析复杂电池电路的有效工具。

【EIS的应用】
1、材料表面性能研究:电化学阻抗谱可用于研究材料表面性能,如盐酸、弱酸弱碱和有机溶剂耐腐蚀性、气体耐侵蚀性、表面处理、保护膜的分析等。

2、电解液系统的稳定性分析:用电化学阻抗方法可以快速扫描和分析电解液的稳定性特性,实时监测电解液中的正极反极反应性物质的分离情况,可以满足电解液的稳定性需求。

3、太阳能电池和电池的研究:电化学阻抗谱测试可以获取电池和太阳能电池的电阻、电容和其他参数,研究太阳能电池电池包的组成和失效机理,可以有效提升太阳能电池的续航能力和可靠性。

4、电气设备能效测试:电气设备需要定期进行能效测试,而电化学阻抗谱测试则可以快速高效地检测电气设备能效性能,帮助电气设备更好地服务于各行业应用。

5、封装电子元件的测试:电化学阻抗谱测试可以快速可靠地测试封装
电子元件的密封性和温度特性,为新型电子元件的研发和改善提供有力依据,满足用户对性能和品质的要求。

电化学阻抗谱测试具有操作简单、速度快、分析准确、非破坏性、仪器成本低和成本可控等优点,是材料表面性能的快速检测技术。

现有的试验装置种类繁多,对不同类型材料都可以进行研究,从而有效地提高了py实验的准确性和可靠性,并为材料的性能研究、耐腐蚀实验和电子设备研发带来极大便利。

电化学阻抗谱原理应用及谱图分析

电化学阻抗谱原理应用及谱图分析

电化学阻抗谱原理应用及谱图分析电化学阻抗谱原理应用及谱图分析电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)是一种测量电化学系统的电化学行为的方法,它通过测量系统对于正弦电压或电流的响应,来研究电化学反应过程中的阻抗变化。

EIS广泛应用于材料科学、化学工程、电池研究、腐蚀研究和生物医学等领域。

EIS的原理是利用正弦电压或电流去激励待测电化学系统,并测量响应信号的振幅和相位,然后将这些数据在频率域或时间域中进行分析,从而得到电化学系统的等效电路模型,如电阻、电容、电感等等,这些参数可以反映出系统的结构、特性和电化学反应的动力学信息。

EIS的主要作用是在电化学反应的过程中研究电荷传递、离子传输、质量传递等复杂的反应机理,可以通过建立电化学反应动力学模型,分析电极表面化学反应动力学参数,优化电极材料和电解液配方,提高电化学反应效率。

以下是两个例子,说明EIS的应用及注意事项:锂离子电池的研究:EIS广泛应用于电池的研究和开发中,通过测量电池的电化学阻抗谱来评估电池的性能和寿命。

例如,在锂离子电池中,电解质的性质和电极材料的表面形貌对电池性能有很大影响。

利用EIS可以评估电池的内部电阻、扩散系数等参数,进而优化电池设计和材料配方。

注意事项是,需要确保电池在测量时处于稳态,并控制好测量温度和电压等参数。

金属腐蚀的研究:EIS也被广泛应用于金属腐蚀的研究中,通过测量金属表面的电化学阻抗谱,可以评估金属表面的保护膜的质量和稳定性,了解金属腐蚀的机制,同时也可以评估防腐涂层的性能。

注意事项是,需要确保测量条件稳定,避免干扰,同时应选择合适的电解液和电极材料。

电化学阻抗谱(EIS)的谱图是通过测量电化学系统对于正弦电压或电流的响应所得到的。

谱图提供了电化学系统的等效电路模型,这些参数可以反映出系统的结构、特性和电化学反应的动力学信息。

在谱图的分析过程中,需要注意以下几点:峰的位置和形状:电化学阻抗谱中的峰代表电化学体系中不同的特征和反应机理。

eis阻抗谱

eis阻抗谱

eis阻抗谱摘要:一、引言二、eis 阻抗谱的基本概念1.电化学阻抗谱(EIS)2.eis 阻抗谱的原理三、eis 阻抗谱的应用领域1.电化学反应研究2.电极过程动力学研究3.电化学传感器4.锂电池研究四、eis 阻抗谱的实验方法1.频率范围的选择2.测量电极和参比电极的放置3.阻抗谱的解析五、eis 阻抗谱的局限性和发展趋势1.数据处理和解析的复杂性2.实验条件的敏感性3.新技术的发展正文:一、引言电化学阻抗谱(EIS)是一种广泛应用于电化学领域的分析技术,能够提供电极系统对电流响应的详细信息。

eis 阻抗谱作为EIS 的一种,具有很高的研究价值。

本文将介绍eis 阻抗谱的基本概念、应用领域、实验方法及其局限性和发展趋势。

二、eis 阻抗谱的基本概念1.电化学阻抗谱(EIS):电化学阻抗谱是一种描述电化学反应过程中电极系统的阻抗变化的实验技术。

2.eis 阻抗谱的原理:通过施加不同频率的正弦交流电压,测量电极系统的阻抗随频率的变化,从而获得电极过程的动力学信息。

三、eis 阻抗谱的应用领域1.电化学反应研究:eis 阻抗谱可以用于研究电化学反应的速率常数、电子转移数等动力学参数。

2.电极过程动力学研究:通过分析eis 阻抗谱,可以了解电极过程的动力学机制,如电极反应的活化能等。

3.电化学传感器:eis 阻抗谱可用于评估电化学传感器的性能,如灵敏度、选择性等。

4.锂电池研究:eis 阻抗谱在锂电池研究中的应用主要包括评估电极材料的性能、研究电池的充放电机制等。

四、eis 阻抗谱的实验方法1.频率范围的选择:根据所需研究的电极过程,选择合适的频率范围,一般为几赫兹至几千赫兹。

2.测量电极和参比电极的放置:通常采用三电极体系,包括工作电极、参比电极和对电极。

3.阻抗谱的解析:通过分析实部和虚部的阻抗值,获得电极过程的动力学信息。

五、eis 阻抗谱的局限性和发展趋势1.数据处理和解析的复杂性:eis 阻抗谱的数据处理和解析需要一定的电化学知识,对实验人员的要求较高。

电化学阻抗谱EIS原理、应用及谱图分析

电化学阻抗谱EIS原理、应用及谱图分析

1972 TEXT
1990
2007
介电性能
生物体系 阳极溶解
腐蚀
混合导体 非均匀表面
电桥 机械发生器
电桥 电子发生器
脉冲法
模拟阻抗测定
示波器
恒电位仪
拉普拉斯变换 (AC+DC)
数字阻抗测定 电桥 机械发生器
局部电化学 阻抗谱
R--C
电子等效 电路
Nyquist图 Bode图
校正Bode图
分析电极过程动 力学、双电层和 扩散等,研究电 极材料、固体电 解质、导电高分 子以及腐蚀防护 机理等。
3. EIS是一种频率域测量方法,可测定的频率范围很宽, 因而比常规电化学方法得到更多的动力学信息和电极 界面结构信息。
11
1. 因果性条件(causality):输出的响应信号只是由输入的扰
EIS 动信号引起的的。 测 2. 线性条件(linearity): 输出的响应信号与输入的扰动信号
量 之间存在线性关系。电化学系统的电流与电势之间是动力
Z'
(3)虚数单位乘方
j = −1 j2 = −1 j3 = − j
(4)共轭复数
Z = Z '+ jZ '' Z = Z '− jZ ''
2 复数表示法 (1)坐标表示法 (2)三角表示法
Z = Z '2 + Z ''2 = Z ' = Z ''
cos sin
Z = Z '+ jZ '' = Z cos + j Z sin
的相位角随的变化。
6
G
X
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电化学阻抗谱的应用分析交流阻抗法是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。

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/j ωC ,纯电感L ,其阻抗值为j ωL 。

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。

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。

图2. 用大面积惰性电极为辅助电极时电解池的简化电路Element Freedom Value Error Error %Rs Free(+)2000N/A N/ACab Free(+)1E-7N/A N/A Cd Fixed(X)0N/A N/A Zf Fixed(X)0N/A N/ARt Fixed(X)0N/A N/ACd'Fixed(X)0N/A N/AZf'Fixed(X)0N/A N/ARb Free(+)10000N/A N/A Data File:Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\12861 Dummy Cell.mdl Mode: Run Fitting / All Data Points (1 - 1)Element Freedom Value Error Error %Rs Fixed(X )1500N/A N/A Zf Fixed(X )5000N/A N/A CdFixed(X )1E-6N/AN/AData File:Circuit Model File:C:\Sai_Demo\ZModels\Tutor3 R-C.mdlMode:Run Simulation / Freq. Range (0.01 - 10000Maximum Iterations:100B阻抗谱中的特殊元件以上所讲的等效电路仅仅为基本电路,实际上,由于电极表面的弥散效应的存在,所测得的双电层电容不是一个常数,而是随交流信号的频率和幅值而发生改变的,一般来讲,弥散效应主要与电极表面电流分布有关,在腐蚀电位附近,电极表面上阴、阳极电流并存,当介质中存在缓蚀剂时,电极表面就会为缓蚀剂层所覆盖,此时,铁离子只能在局部区域穿透缓蚀剂层形成阳极电流,这样就导致电流分布极度不均匀,弥散效应系数较低。

表现为容抗弧变“瘪”,如图3所示。

另外电极表面的粗糙度也能影响弥散效应系数变化,一般电极表面越粗糙,弥散效应系数越低。

常相位角元件(Constant Phase Angle Element ,CPE )在表征弥散效应时,近来提出了一种新的电化学元件CPE,CPE 的等效电路解析式为:pj T Z )(1ω⨯=,CPE 的阻抗由两个参数来定义,即CPE-T ,CPE-P ,我们知道,)2sin()2cos(ππp j p j p +=,因此CPE 元件的阻抗Z 可以表示为)]2sin()2[cos(1ππωp j p T Z p-+-⋅=,这一等效元件的幅角为φ=--p π/2,由于它的阻抗的数值是角频率ω的函数,而它的幅角与频率无关,故文献上把这种元件称为常相位角元件。

实际上,当p=1时,如果令T=C ,则有Z=1/(j ωC ),此时CPE 相当于一个纯电容,波特图上为一正半圆,相应电流的相位超过电位正好90度,当p=-1时,如果令T=1/L ,则有Z=j ωL ,此时CPE 相当于一个纯电感,波特图上为一反置的正半圆,相应电流的相位落后电位正好90度;当p=0时,如果令T=1/R ,则Z=R ,此时CPE 完全是一个电阻。

一般当电极表面存在弥散效应时,CPE-P 值总是在1~0.5之间,阻抗波特图表现为向下旋转一定角度的半圆图。

图3 具有弥散效应的阻抗图可以证明,弥散角φ=π/2*(1-CPE-P),特别有意义的是,当CPE-P=0.5时,CPE 可以用来取代有限扩散层的Warburg 元件,Warburg 元件是用来描述电荷通过扩散穿过某一阻挡层时的电极行为。

在极低频率下,带电荷的离子可以扩散到很深的位置,甚至穿透扩散层,产生一个有限厚度的Warburg 元件,如果扩散层足够厚或者足够致密,将导致即使在极限低的频率下,离子也无法穿透,从而形成无限厚度的Warburg 元件,而CPE 正好可以模拟无限厚度的Warburg 元件的高频部分。

当CPE-P=0.5时,)22(21j T Z -=ω,其阻抗图为图3所示,一般在pH>13的碱溶液中,由于生成致密的钝化膜,阻碍了离子的扩散通道,因此可以观察到图4所示的波特图。

15.017.520.022.5-7.5-5.0-2.50Z' (Ohm)Z '' (O h m )FitResult图4. 当CPE-P 为0.5时(左)及在Na 2CO 3的波特图有限扩散层的Warburg 元件-闭环模型本元件主要用来解析一维扩散控制的电化学体系,其阻抗为p p jT jT R Z )/(])tanh[(ωω⨯=,一般在解析过程中,设置P=0.5,并且Ws-T=L2/D ,(其中L 是有效扩散层厚度,D 是微粒的一维扩散系数),计算表明,当ω->0时,Z=R,当ω->+∞,在)22(2j T RZ -=ω,与CPE-P=0.5时的阻抗表达式相同,阻抗图如图5。

2505007501000-1000-750-500-2500Z'Z ''101010101010101010101010Frequency (Hz)|Z |1010101010101010Frequency (Hz)t h e ta图5. 闭环的半无限的Warburg 阻抗图 有限扩散层的Warburg 元件-发散模型本元件也是用来描述一维扩散控制的电化学体系,其阻抗为p p jT jT ctnh R Z )/(])[(ωω⨯=,其中ctnh 为反正且函数,F (x )=Ln[(1+x )/(1-x )]。

与闭环模型不同的是,其阻抗图的实部在低频时并不与实轴相交。

而是向虚部方向发散。

即在低频时,更像一个电容。

典型的阻抗图如图6。

-20-40-60-80-100I m (Z '×100)Ω.c m2R e (Z×100)Ω.cm22004006008001000-1000-800-600-400-2000Z'Z ''10101010101010101010101010Frequency (Hz)|Z |1010101010101010Frequency (Hz)t h e t a图6. 发散的半无限的Warburg 阻抗图常用的等效电路图及其阻抗图谱对阻抗的解析使一个十分复杂的过程,这不单是一个曲线拟合的问题,事实上,你可以选择多个等效电路来拟合同一个阻抗图,而且曲线吻合的相当好,但这就带来了另外一个问题,哪一个电路符合实际情况呢,这其实也是最关键的问题。

他需要有相当丰富的电化学知识。

需要对所研究体系有比较深刻的认识。

而且在复杂的情况下,单纯依赖交流阻抗是难以解决问题的,需要辅助以极化曲线以及其它暂态试验方法。

由于阻抗测量基本是一个暂态测量,所以工作电极,辅助电极以及参比电极的鲁金毛细管的位置极有要求。

例如鲁金毛细管距离参比电极的位置不同,在阻抗图的高频部分就会表现出很大的差异,距离远时,高频部分仅出现半个容抗弧,距离近时,高频弧变成一个封闭的弧;当毛细管紧挨着工作电极表面时,可能会出现感抗弧,这其中原因还不清楚。

为了有利于大家在今后的试验中对阻抗图有一个粗略的认识,下面简单将几种常见阻抗图谱介绍一下。

吸附型缓蚀剂体系如果缓蚀剂不参与电极反应,不产生吸附络合物等中间产物,则它的阻抗图仅有一个时间常数,表现为变形的单容抗弧,这是由于缓蚀剂在表面的吸附会使弥散效应增大,同时也使双电层电容值下降,其阻抗图及其等效电路如图7。

Z'Z ''10101010101010101010Frequency (Hz)|Z |-30-20-100Frequency (Hz)t h e t aElement Freedom Value Error Error %Rs Fixed(X)1500N/A N/A R1Fixed(X)5000N/A N/A CPE1-T Fixed(X)1E-6N/A N/A CPE1-P Fixed(X)0.8N/A N/AData File:Circuit Model File:E:\Sai_Demo\ZModels\Tutor3 R-CPE.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.01 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: Complex图7. 具有一个时间常数的单容抗弧阻抗图 涂层下的金属电极阻抗图 涂装金属电极存在两个容性时间常数,一个时涂层本身的电容,另外一个是金属表面的双电层电容,阻抗图上具有双容抗弧,如图8所示。

050000100000150000Z'Z ''10101010101010101010101010101010Frequency (Hz)|Z |10101010101010101010Frequency (Hz)t h e t aElement Freedom Value Error Error %Rs Fixed(X)10N/A N/A Ccoat-T Fixed(X)1E-7N/A N/A Ccoat-P Fixed(X)1N/A N/A Rcoat Fixed(X)15000N/A N/A Cdl-T Fixed(X)0.0001N/A N/A Cdl-P Fixed(X)0.5N/A N/A Rcorr Fixed(X)3E5N/AN/AData File:FitResultCircuit Model File:E:\Sai_Demo\ZModels\AppendixC Coated Metal.mdl Mode: Run Simulation / Freq. Range (0.0005 - 100000)Maximum Iterations:100Optimization Iterations:0Type of Fitting: Complex Type of Weighting: Data-Modulus图8. 具有两个时间常数的涂层金属阻抗图等效电路中的Ccoat 为涂层本身的电容,Rcoat 为涂层电阻,Cdl 为涂层下的双电层电容,当溶液通过涂层渗透到金属表面时,还会有电化学反应发生,Rcorr 为电极反应的阻抗。

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