電極-溶液界面交流阻抗譜的檢測與解析.pdf

1、交流阻抗方法是電化學測試技術中一類十分重要的研究方法，比其他常規(guī)的電化學方法能夠得到更多的動力學信息及電極界面結(jié)構(gòu)的信息。本文通過對Pt/C氧還原催化電極PtRu/C甲醇氧化催化電極的“電極/溶液”界面阻抗譜的檢測和解析，探討了所獲得的阻抗譜與電極反應過程之間的關系。 論文首先制備出了Pt/C氣體多孔電極，然后利用交流阻抗技術獲得了其在催化氧還原過程中的一些動力學信息和電極/溶液界面的信息。通過對交流阻抗譜的解析表明：電極在通氧

2、情況下，電極在中頻區(qū)出現(xiàn)了法拉第阻抗，并隨極化電位的降低而減小，并在低頻區(qū)出現(xiàn)了感抗，這與氧中間態(tài)吸附物種的二級馳豫有關；電極在沒有外界氧供給時，電極在中頻區(qū)和低頻區(qū)都出現(xiàn)了電容性半圓，前者代表的是法拉第阻抗，后者與氧中間態(tài)物種在活性層界面上吸附的弛豫時間有關。隨著極化電位的逐步降低，法拉第阻抗逐漸減小，而低頻區(qū)阻抗相應增加；微孔中氧濃度是否充足是電極在低頻區(qū)出現(xiàn)電感還是電容的原因，并受氧還原的動力學過程所影響，包括氧還原反應的路徑和兩

3、個速率常數(shù)的大小。 對甲醇在PtRu/C催化電極上的電化學氧化進行交流阻抗測試，并對交流阻抗譜進行了等效電路的模擬，對其數(shù)據(jù)進行了多方位的解析，得出了關于PtRu/C電極/溶液界面的下列信息：在低濃度(0.05～0.2molL-1)甲醇的硫酸溶液中，交流阻抗譜中的法拉第阻抗區(qū)表現(xiàn)出來的是一個電容性的圓??；而當甲醇的濃度繼續(xù)增大時，在低頻區(qū)出現(xiàn)了感抗弧。而且隨著甲醇濃度的增加，法拉第阻抗逐漸減小，意味著濃差極化減小，電極反應加快；