Podstawy elektrochemii i korozji

Transkrypt

1 Podstawy elektrochemii i korozji wykład dla III roku kierunków chemicznych Wykład VII Dr Paweł Krzyczmonik Pracownia Elektrochemii i Korozji Uniwersytet Łódzki Kwiecień

2 Elektrochemiczne metody pomiarowe - cd Polarografia zmiennoprądowa AC Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) Metody pulsowe różnicowa pulsowa woltamperometria DPV Metody pulsowe normalna pulsowa woltamperometria NPV 2

3 Polarografia AC (zmiennoprądowa) EW KER (kroplowa elektroda rtęciowa) v = od 1 do 20 mv/s Konieczność odtleniania roztworu Częstotliwość Hz Amplituda 5-20 mv 3

4 Polarografia AC (zmiennoprądowa) porównanie z polarografią klasyczną 4

5 Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) impedancja podstawowe informacje Prawo Ohma prąd stały E IR Prawo Ohma prąd zmienny - impedancja E I j E E o sin t tg cos I I sint 2 2 sin rezystancja (opór czynny) reaktancja (opór bierny) o - moduł impedancji E,I kąt przesunięcia fazowego 2 2 tg 2 1 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0 E I Im t [s] Y - admitancja Y 1 Y' jy '' Y konduktancja Y suspektancja Re 5

6 Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) impedancja prostych obwodów elektrycznych R R 0 j j 1 R C R j c log log tg 1 f log f log f C C j 0 2f c R jcr c R 1 c R 2 R log tg 1 log tg 1 log f 0 f log f 6

7 Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) Obwody zastępcze R oporność elektrolitu E Ref C d R R W R ct W C W Obwód zastępczy Randlesa E w C d pojemność podwójnej warstwy elektrycznej R ct - oporność aktywacyjna w impedancja Warburga (R w i C w składowe tej impedancji) C d R R C d R ct 7

8 Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) Obwody zastępcze Elektroda polaryzowalna - nieodwracalna Nieodwracalny proces elektrodowy kontrolowany kinetyką przeniesienia ładunku 8

9 Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) Obwody zastępcze Elektroda quasi-odwracalna procesy limitowane dyfuzją 9

10 theta '' Elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna (EIS) Sposoby przedstawiania impedancji E = 0,1 V Frequency (Hz) ' Frequency (Hz) Wykres Nyquist a zależność f( ) Wykresy Bodego zależność, od częstptliwości 10

11 Metody pulsowe miany natężenia prądu pojemnościowego (A) i prądu faradajowskiego (B) zarejestrowane w trakcie narastania kropli rtęci dla KER. Stosunek t/td odzwierciedla procent czasu życia kropli (td -czas życia kropli swobodnie kapiącej).

12 - E Prąd piku [ A] Metody pulsowe normalna pulsowa woltamperometria NPV A 3,5 3,0 B 2,5 2,0 tw tp 1,5 1,0 0,5 0,0 Czas Potencjał [mv] (A) miany potencjału elektrody pracującej w czasie dla techniki NP, (B) krzywa woltamperometryczna (NPV) dla M Cd 2+ zarejestrowana w 0,1M KCl w zakresie potencjałów od -0,2 do -0,9V. 12

13 - E Prąd [A] Metody pulsowe różnicowa pulsowa woltamperometria DPV A B Czas Potencjał [mv] (A) miany potencjału elektrody pracującej w czasie dla techniki DP, (B) krzywa woltamperometryczna (DPV) dla M Cd 2+ zarejestrowana w 0,1M KCl w zakresie potencjałów od -0,3 do -0,8V, amplituda impulsu E = 20mV, potencjał schodka Es = 2mV. 13

14 Literatura 1. J.O M. Bockris, J.K. Reddy, Modern Electrochemistry, Plenum Rosetta, New York, H.Scholl, T. Błaszczyk, P.Krzyczmonik, " Elektrochemia - arys teorii i praktyki", Wyd. U Ł, Galus Fundamentals of Electrochemical Analysis, Ellis Horwood, Budapest (1994) 4. I.Koryta, I.Dvorak,V.Bohackowa, "Elektrochemia", PWN, A. J. Bard, L. R. Faulkner, ELECTROCHEMICAL METHODS Fundamentals and Applications, JOHN WILEY & SONS, New York W.Libuś,.Libuś, "Elektrochemia", PWN, A.J.Bard, G.Inzelt, F.Scholz, Electrochemical Dictionary Springer, A.Kisza, Elektrochemia II, Elektrodyka, WNT Warszawa,

15 Dziękuje za uwagę 15