电化学阻抗谱：第6章 电化学阻抗谱

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1、第6章电化学阻抗谱ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy引言定义以小振幅的正弦波电势（或电流）为扰动信号，使电极系统产生近似线性关系的响应，测量电极系统在很宽频率范围的阻抗谱，以此来研究电极系统的方法就是电化学阻抗法(ACImpedance），现称为电化学阻抗谱。引言定义对于一个稳定的线性系统M，如以一个角频率为ω的正弦波电信号X（电压或电流）输入该系统，相应的从该系统输出一个角频率为ω的正弦波电信号Y（电流或电压），此时电极系统的频响函数G就是电化学阻抗。XYGG=Y/X引言定义在一系列不同角频率下测得的一组这种频响函数值就是电极系统的电化学

2、阻抗谱。若在频响函数中只讨论阻抗与导纳，则G总称为阻纳。引言优点用小幅度正弦波对电极进行极化不会引起严重的浓度极化及表面状态变化使扰动与体系的响应之间近似呈线性关系是频域中的测量速度不同的过程很容易在频率域上分开速度快的子过程出现在高频区，速度慢的子过程出现在低频区引言优点可判断出含几个子过程，讨论动力学特征可以在很宽频率范围内测量得到阻抗谱，因而EIS能比其它常规的电化学方法得到更多的电极过程动力学信息和电极界面结构信息。引言阻纳的基本条件因果性条件线性条件有限性条件稳定性条件电极系统只对扰动信号进行响应电极过程速度随状态变量发生线性变化在频率范围内测定的阻抗或导纳是有限的引

3、言稳定性条件稳定不稳定可逆反应容易满足稳定性条件。不可逆电极过程，只要电极表面的变化不是很快，当扰动幅度小，作用时间短，扰动停止后，系统也能够恢复到离原先状态不远的状态。电化学阻抗谱导论－曹楚南导言第1章 阻纳导论第2章 电化学阻抗谱与等效电路第3章 电极过程的表面过程法拉第导纳第4章 表面过程法拉第阻纳表达式与等效电路的关系4·2除电极电位E以外没有或只有一个其他状态变量4·3除电极电位E外还有两个状态变量X1和X2第5章 电化学阻抗谱的时间常数5·1状态变量的弛豫过程与时间常数5·2EIS的时间常数第6章 由扩散过程引起的法拉第阻抗6·1由扩散过程引起的法拉第阻抗6·2平面

4、电极的半无限扩散阻抗(等效元件W)6·3平面电极的有限层扩散阻抗(等效元件0)6·4平面电极的阻挡层扩散阻抗(等效元件T)6·5球形电极W6·6球形电极的O6·7球形电极的T6·8几个值得注意的问题第7章 混合电位下的法拉第阻纳第8章 电化学阻抗谱的数据处理与解析第9章 电化学阻抗谱在腐蚀科学中的应用科学出版社，2002交流阻抗谱原理及应用－史美伦第一章基本电路的交流阻抗谱第二章电化学阻抗谱第三章交流极谱第四章线性动态系统的传递函数第五章稳定性和色散关系第六章交流阻抗谱的测量与数据处理第七章在材料研究中的应用第八章固体表面第九章在器件上的应用第十章在生命科学中的应用国防工业出版

5、社，2001主要内容与学习要求6.1有关复数和电工学知识6.2电解池的等效电路6.3理想极化电极的EIS6.4溶液电阻可以忽略时电化学极化的EIS6.5溶液电阻不能忽略的电化学极化电极的EIS6.6电化学极化和浓差极化同时存在的电极的EIS6.7阻抗谱中的半圆旋转现象6.8阻抗实验注意点和阻抗谱分析思路6.9电化学阻抗谱的应用6.1有关复数和电工学知识－复数1复数的概念（2）复数的辐角（即相位角）（1）复数的模6.1有关复数和电工学知识－复数（3）虚数单位乘方（4）共轭复数6.1有关复数和电工学知识－复数2复数表示法（1）坐标表示法（2）三角表示法（3）指数表示法6.1有关复数

6、和电工学知识－复数3复数的运算法则（1）加减（2）乘除6.1有关复数和电工学知识－电工学1正弦交流电流经过各元件时电流与电压的关系（1）纯电阻元件电阻两端的电压与流经电阻的电流是同频同相的正弦交流电VRVI6.1有关复数和电工学知识－电工学（2）纯电感元件电感两端的电压与流经的电流是同频率的正弦量，但在相位上电压比电流超前VItVL6.1有关复数和电工学知识－电工学IVt6.1有关复数和电工学知识－电工学（3）纯电容元件电容器的两端的电压和流经的电流是同频率的正弦量，只是电流在相位上比电压超前VCVItVIt6.1有关复数和电工学知识－电工学6.1有关复数和电工学知识－电工学2

7、复阻抗的概念（1）复阻抗的串联（2）复阻抗的并联复阻抗Z是电路元件对电流的阻碍作用和移相作用的反映。6.2电解池的等效电路（1）（2）（3）（4）（5）6.2电解池的等效电路电路描述码(CircuitDescriptionCode,CDC)规则如下：元件外面的括号总数为奇数时，该元件的第一层运算为并联，外面的括号总数为偶数时，该元件的第一层运算为串联。演练6.3理想极化电极的电化学阻抗谱电解池阻抗的复平面图（Nyquist图）6.3理想极化电极的电化学阻抗谱1图（2）低频区讨论：（1）高频区