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交流阻抗的原理与应用

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Current/A0.00120.00100.00080.0006Current/A0.00040.00020.0000-0.0002-0.0004-0.0006-0.20.00.20.40.60.8Potential/V

30圈

Current/A0.00200.00150.0010Current/A0.00050.0000-0.0005-0.0010-0.20.00.20.40.60.8Potential/V

40圈

参数设置如下图所示:

Init E(V):-0.2;High E(V):0.8;Low E(V):-0.2;Final E(V):0.8;Initial Scan:Positive; Scan Rate(V/s):0.1;Sweep Segments:40;Sample Interval:0.001;Quiet Time(Sec):2; Sensitivity(A/V):1.e-004。

(5)将修饰好的铂盘电极放人电解池,将5mmol·L-1 [Fe(CN)6]3-/4-/KCl 溶液作为电解液加人电解池,连接好测量线路(一般红色夹头接对电极,白色夹头接参比电极,绿色夹头接工作电极)。

(6)在电化学工作站上测开路电位。在“Setup”菜单中执行“Technique”命令,在显示的对话框中选择“Open Circuit Potential-Time”进人参数设置界面(如未出现参数设置界面,再执行“Setup”菜单中的“Parameters”命令进人参数设置界面)。

Potential/V0.320.31Potential/V0.300.290.280.270.26-20002004006008001000120014001600Time/sec

参数设置如下图所示:

Run Time(Sec):1400;Sample Interval:0.1;High E Limit(V):1;Low E Limit(V):-1。

执行“Control”菜单中的“Run Experiment”命令,测开路电位(开路电位只取小数点后3位,小数点后第三位是几就是几,不四舍五入)。

(7)在电化学工作站上测定修饰电极的交流阻抗谱。在“Setup”菜单中执行“Technique”命令,在显示的对话框中选择“A.C.Impedance”进人参数设置界面(如未出现参数设置界面,再执行“Setup”菜单中的“Parameters”命令进人参数设置界面)。

参数设置如下图所示:

Init E(电位):0.188步骤(6)测得的开路电位;High Frequency(高频率):100000Hz;Low

Frequency(低频率):0.001Hz;Amplitude(所加正弦波信号的幅度):0.005V;其他为默认值。

执行“Control”菜单中的“Run Experiment”命令,开始交流阻抗实验。 (8)重复步骤(1)~(7),其中改变第(4)步的聚合苯胺的圈数。

(9)测量结束,关闭电源,拆掉导线,取出电极用双蒸水冲洗干净备用,冲洗电解池。

五、注意事项

在电脑桌面指定文件夹内建立自己的文件目录存储图形和数据(实验完毕必须将自己的实验数据复制回去,并删除电脑桌面上自己的实验数据文件,请勿留在实验室的电脑内或枷除别人的实验数据文件以及其他文件)。

六、数据记录及处理

对比不同修饰层数的电极的电阻大小,分析修饰物质对电子传导的影响。

Z\ Z\ Z\Z\/ohmZ'/ohm

由上图可以看出苯胺聚合40圈时对电子的传导能力最强

七、思考题

(1)简述电化学交流阻抗谱(EIS)作用。

答:为了探索不同修饰电极表面的电子传导能力,采用电化学交流阻抗谱(EIS)来进行表征。电化学交流阻抗谱(EIS)是研究电极过程动力学和表征修饰电极界面现象的有力工具。电极表面的Nyquist一般分为两个部分:在高频区是一个半圆,受电化学动力学控制;在低频区则为一条直线,受扩散控制。高频半圆的直径等效于电极表面电子传递的电阻(Rct),这可以用来描述电极的表面特性。

(2)聚苯胺的颜色为什么容易变化?

答:在电聚合过程中,苯胺溶液中的H+首先使亚胺上的氮原子质子化,这种质子化使得聚苯胺链上掺杂段的价带上出现了空穴,即P型掺杂,形成一种稳定离域形式的聚翠绿亚胺原子团,使聚苯胺呈绿色 。聚苯胺的一个重要特性就是电致变色性,当电位在

-0.2~+1.0V之间时,聚苯胺的颜色随电位变化而变化,由亮黄色(-0.2V)变成翠绿色(+0.5V),再变至暗蓝色(+0.8V),最后变成黑色(+1.0V),呈现完全可逆的电化学活性和电致变色效应。当电位变化范围缩小到-0.15~0.4 V时,其电致变色的循环次数可达1,000,000次以上,响应时间在100 ms以内。

交流阻抗的原理与应用

Current/A0.00120.00100.00080.0006Current/A0.00040.00020.0000-0.0002-0.0004-0.0006-0.20.00.20.40.60.8Potential/V30圈Current/A0.00200.00150.0010Current/A0.00050.0000-0.0005-0
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