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一文弄懂旋转圆盘电极的极限扩散电流
更新时间:2021-09-15 点击次数:3372
  旋转圆盘电极是一种微型旋转系统,用于恒定转速和流体动力学调制旋转环盘的电化学仪器。由一个短的不锈钢轴和几毫米直径的电极组成了同心圆电极系统,这个系统即使是在激进的调制速率或波形下,也能够高度精确地旋转和调制。
  
  圆盘电极是电极理论与流体动力学结合的产物,因此它也称为流体动力学电极。其工作原理的基本要点是:物质传递和电流密度受控于电化学活性物质,而电化学活性物质的运动是按流体动力学规律进行的。
  
  几十年前就有对旋转圆盘电极的流体力学模型和质量传递方程进行了大量的研究,其严格的,极限扩散电流方程式为:
  
  Id=0.62nFAD2/3ω1/2γ-1/6C
  
  式中:
  
  Id:圆盘电极的极限扩散电流,A/Cm2
  
  n:参与电化学反应的电子数Cm2/秒。F:法拉第常数。
  
  γ:溶液的动力学粘度。Cm2/秒。
  
  ω:电极的旋转速度。弧度/秒。
  
  C:被测离子的浓度。
  
  由方程式可知,圆盘电极的极限扩散电流Id和转速V的平方根成良好的线性关系,如以Id对N½作图,可得一直线,其斜率为0.62nFAD2/3γ-1/6C,则可求出反应粒子的扩散系数D。
  
  利用旋转圆盘电极可以检测出电极反应产物,特别是中间产物的存在形式与生成量,或圆环电极上捕集到的盘电极反应产物的稳定性等,利用这些测量可以探测一些复杂电极反应的机理和获取更多的电极过程信息。

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