电化学工作站上的问题锦集.doc

问题一：用循环伏安法测电性质时，窗口怎么选呢？如果扫描过程出现曲线交叉呢？我测试过程中设定-0.2-0.8V，但是出现交叉，所以就调到-1.0-0了，不知道有没影响？谢谢邮箱：niping1011@

作者：copper1112
先用较大的扫速扫一个比较宽的范围，然后根据图的形状，选择合适的窗口。

作者：shuchang5070
需要慢慢调整参数，直到稳定！

作者：pingzi3351
我调到-1.1到-0.1的时候，曲线很稳定，也没有氧化还原峰，窗口直接在负电压，不知道有影响么？

作者：copper1112
QUOTE:
Originally posted by pingzi3351 at 2009-9-3 09:54:
我调到-1.1到-0.1的时候，曲线很稳定，也没有氧化还原峰，窗口直接在负电压，不知道有影响么？
那个电压范围和参比电极有关系吧！

作者：potato123
应该先设定一个较大的电位范围， 然后根据曲线形状来逐渐缩小电位窗口，以曲线可以显示出氧化还原峰 并且析氧析氢峰不那么强为准

作者：huhu00721
CV波形和具体反应和体系相关，出现交叉属于正常，看体系了，一般和研究反应有关，取定扫描区间，应避免副反应发生，如析氢等

作者：xuyuan27
我前两天扫的ＣＶ曲线也出现了交叉现象，我查阅文献这有可能是存在电化学振荡现象，要看测试的体系。

作者：水姻缘
看你给的条件应该是测定样品的电位范围，电位对测定是有影响的！！

作者：hejin04c
QUOTE:
Originally posted by potato123 at 9/3/09  14:19:
应该先设定一个较大的电位范围， 然后根据曲线形状来逐渐缩小电位窗口，以曲线可以显示出氧化还原峰 并且析氧析氢峰不那么强为准
昨晚上一个同学也给我这样说的

作者：潜伏007
出现交叉式很正常的

问题二：CV图上出现波动，一个重要的原因是电极修饰不均匀。

】电化学工作站的工作原理

作者: wyfnlg    收录日期: 2010-04-06    发布日期: 2010-03-26

在电化学工作站的三电极体系 分别是 工作电极，辅助电极，和参比电极（一般用饱和甘汞电极) ，工作原理：工作电极是要考察的电极，辅助电极是为了和工作电极形成回路，因为参比电极的电势一定，所以只要测出工作电极和参比电极之间的电势差，也就知道了 工作电极的电势；另一方面工作电极和辅助电极之间的电流可以测定，所以就能做出描述工作电极性质的  伏安曲线
     疑问：1）电化学工作站做出的 伏安曲线 伏指的是工作电极和辅助电极之间的电势差，还是工作电极的电势？外加电压按我理解应该是加在工作电极和辅助电极上，参比电极和工作电极之间应该没有外加电压，不知理解是否正确？
     2）饱和甘汞电极之所以做参比电极是因为其电极电势一定为0.2412V，也就是说甘汞电极内的Ag-Agcl/kcl 半电池反应产生的电极电势想对于标准氢电极是0.2412V，那就是说，此电极电势是个固定值，作为考察其他电极电势的一个标准，在电化学工作站测试时，为何要将其放入电解质溶液内，自我觉得扔旁边就行，只要和工作站的相应导线相连即可，既保证参比电极和工作电极连接着就行，但是今天做了实验，发现参比电极还必须放进电解质溶液才行，由此很不理解，参比电极的作用！:rol::rol::rol:

[ Last edited by wyfnlg on 2010-3-26 at 19:07 ]

作者：xmuxiaoyu
电化学工作站做出的 伏安曲线 伏指的是工作电极和辅助电极之间的电势差，还是工作电极的电势？外加电压按我理解应该是加在工作电极和辅助电极上，参比电极和工作电极之间应该没有外加电压，不知理解是否正确？
I can not press Chinese, so, 伏安曲线  指的是 WE vs.RE,外加电压按我理解应该是加在工作电极和辅助电极上? yes

饱和甘汞电极之所以做参比电极是因为其电极电势一定为0.2412V，也就是说甘汞电极内的Ag-Agcl/kcl 半电池反应产生的电极电势想对于标准氢电极是0.2412V，那就是说，此电极电势是个固定值，作为考察其他电极电势的一个标准，在电化学工作站测试时，为何要将其放入电解质溶液内，自我觉得扔旁边就行，只要和工作站的相应导线相连即可，既保证参比电极和工作电极连接着就行，但是今天做了实验，发现参比电极还必须放进电解质溶液才行，由此很不理解，参比电极的作用！
Because the WE is visual ground, the potential  feedback to the counter electrode to force the potential of WE is equel to potential of RE + IR drop, so If RE 扔旁边, IR drop is very huge, the potential on WE is not equal the input potential

[ Last edited by xmuxiaoyu on 2010-3-26 at 19:21 ]

作者：wyfnlg
哪个哥们看懂了，完整翻译下，特别是the potential  feedback to the counter electrode to force the potential of WE is equel to potential of RE + IR drop,这句！

作者：xmuxiaoyu
In brief, the applied voltage, E input= potential of WE vs. RE + IR drop,
when the RE is placed closed to the WE in high concentrate solution, IR drop close to 0, so E input =potential of WE vs. RE .
IF IR drop is huge, potential of WE vs. RE = E input - IR. the actual potential of WE is far away the applied potential.
For example, you ask your instrument to apply 1V at the WE, if IR drop is 0.5V, the actual potential of WE vs.RE is 0.5
this is why we have to place the RE close to the WE

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看图说话，电压E input 从control amp 的反向输入端输入，输出连接在对电极， 为了控制工作电极的电位，一个反馈回路(第二个amplifier, 也叫电位跟随器，输入和输出的电位是一样的，其特点是输入阻抗很大）将工作电极的电位反馈到输入端，因为control amp 的正向输入端是接地的，所以反向输入端的电位也应该是0, 也叫 sum point=0. 所以E input = E feedback, 而E feedback = E WE vs.RE + 溶液的IR drop. 这个是没有错的。这就是为什么我们要将RE靠近WE的原因。
当然如果将RE 悬空，不放在溶液里面，IR drop 就是无穷大，那么就是断路，应该会使得RE 的电位=输入电位，而工作电极的电位就失去了控制。
还有，仪器的输出一般是定了的，不会根据feedback去改变电位输出的速度或大小，例如循环伏安，就是按这程序在一定时间里输出一个三角波，由于feedback loop， 一般情况下能强迫工作电极的电位变化和仪器输出的电压是一致的，而不是仪器的输出根据工作电极电压去改变。如果仪器输入 E input的变化太快，例如快速循环伏安，实际工作电极的电压是跟不上E input的变化，就会造成畸变。又例如电位阶跃，仪器输出一个阶跃电位，由于有界面的充电时间，工作电极的电位不可能立刻是仪器输出那个电位，大概需要3RC 的时间，所以说仪器会根据工作电极的电位改变他的输出是不对的。

[ Last edited by xmuxiaoyu on 2010-3-29 at 05:34 ]

作者：wyfnlg
QUOTE:
Originally posted by xmuxiaoyu at 2010-03-26 20:54:41:
In brief, the applied voltage, E input= potential of WE vs. RE + IR drop,
when the RE is placed closed to the WE in high concentrate solution, IR drop close to 0, so E input =potential of WE vs.  ...
your English is very well ,I have  understand what you want to tell me ,but it will cost  me some time to understand it  absolutely
      you are chinese,but,you are in foreign country ?
      thank you  very much!!

作者：
其实我们都应该像金虫（正式写手）学习，常用英文表达专业问题，对我们的英语水平很有裨益！可是，我。。。:o

作者：fuelcell.xjtu
我说的俗一点啊。
三电极体系实际上是两个回路。
电压回路：WE-RE
电流回路：WE-CE
工作站测量的前提是在你的测量环境中构建了这两个回路。
要是你理解了这个，我想你的问题就迎刃而解了。

作者：wyfnlg
QUOTE:
Originally posted by fuelcell.xjtu at 2010-03-28 09:35:42:
我说的俗一点啊。
三电极体系实际上是两个回路。
电压回路：WE-RE
电流回路：WE-CE
工作站测量的前提是在你的测量环境中构建了这两个回路。
要是你理解了这个，我想你的问题就迎刃而解了。
三电极两回路以前在木虫的帖子上看到过，电化学工作站的目的就是考察工作电极的电化学性质，即工作电极的 电压和电流的关系，为什么电压要是WE-RE，而电流要是WE-CE呢？

作者：wgntr009
我们实际上是要知道工作电极与溶液的界面电势差V，V与i之间才有确定的函数关系。但绝对界面电势差是无法求的，因此我们现在知道的都是相对界面电势差。你说把参比电极不放到溶液里，那测出来的当然就不是界面电势差了。

作者：dajiangyou
wgntr009   和  fuelcell.xjtu   正解
xmuxiaoyu   不完全正确  “E input= potential of WE vs. RE + IR drop,”这个不对，而且楼主的问题不涉及 IR drop

其实楼主的问题本质上是对三电极的原理没搞清楚，我将这个问题分解成以下几个问题

首先假设是三电极体系，三电极体系一般用于含有液/固界面的体系，或者通俗说含有液体的体系

1. 电化学工作站控制的电位到底是个什么电位？答： 他控制的表面上是工作电极相对于参比电极的电位差，本质上是电极和溶液形成的界面的界面电势差（如楼上wgntr009 所言），这才是搞电化学的人关心的。我认为做电化学的人要达到这种境界：拿着一支电极，你看到的不是一根棍子，而是一个界面。

2. 为什么要参比电极？答：这个问题紧随第一个问题而来，既然我们要控制的是界面电位差，如何控制，答案是仪器无法控制。但是我们可以曲线救国啊，间接控制！很幸运，有这样一种电极，他跟一种液体形成的界面电势差是恒定的而且已知的，这就是我们所说的参比电极。因此，只要我们知道了工作电极相对于参比电极的电势差，我们也就间接知道了电极和溶液之间界面的电位差。换言之，只要我们控制了工作电极相对于参比电极的电势差，我们也就间接控制了电极和溶液之间界面的电势差。这样第一个问题迎刃而解。

3. 为什么需要对电极？答：有了参比电极，我们就可以测量/控制工作电极和溶液的界面电势差。然而，我们也想控制（或者测量）一定电流流过电极/溶液界面，那就必须构成电流回路。虽然研究电极和参比电极构成了一个回路，但参比电极干不了这个活（除非是超微电极或者电流非常小），因为我们知道电流流过电极后电极会发生极化（除非是理论上的完全不可极化电极），也就是界面电位差会发生变化，试想如果参比电极的电位因极化而不再恒定，那他也就不能起到参考的作用了。所以，我们必须引入另外一个电极，专门用于输入输出电流，这就对电极。

这样 fuelcell.xjtu  所说的两个回路就形成了。工作电极和参比电极构成电压回路，仪器工作的时候不断测量这两个电极的电势差，如果大于/小于设定值，仪器就提升/降低对电极的输出电压，通过强制增大/减小流过液/固界面的电流而改变界面电势差，直到测量值等于设定值为止，这个过程完全由硬件在瞬间完成。这就是电化学工作站的原理（恒电流模式也是类似的）。顺便说下，刚才提到的对电极会提升或者降低输出电压，但他不能无限度地提升/降低，对电极输出电压的上下限就是所谓的槽压。

以上相关概念在 Laboratory Technique in Electrochemistry 上有几幅非常形象的图，看明白了图就都明白了（包括 xmuxiaoyu  所说的 IR Drop）。应该是在讲仪器的那一章。

以上内容如果大家无异议，请斑竹整理下（去掉废话，精炼下）供后来人参考，因为太多人问类似的问题了。

[ Last edited by dajiangyou on 2010-3-28 at 04:23 ]

作者：xmuxiaoyu
[quote]Originally posted by dajiangyou at 2010-03-28 22:22:05:
wgntr009   和  fuelcell.xjtu   正解
xmuxiaoyu   不完全正确  “E input= potential of WE vs. RE + IR drop,”这个不对，而且楼主的问题不涉及 IR drop

我认同你说的部分，但是你说我说的不对，我并不认同

看图，来自bard electrochemical methode,
实际的上的工作电极的电位偏离输入电位IRu,也就是IR drop, Ru 是没有补偿的电阻，图中的电路图是引入了电阻补偿，当 Ru=fRf， Rf就是补偿的电阻，那么工作电极的电位就会等于输入电位e1+e2+e3.

如果RE没有放在溶液里面， 那么反馈回去的电位就是0.24V, 我认为仪器的输出会迫使参比电极的电位发生变化。

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