阳极极化曲线的测定与分析
了解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概念；念； 2. 2. 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法；法； 3. 3. 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数；的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 4. 4. 掌握掌握IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法。
电化学工作站的使用方法。
将一种金属将一种金属((电极电极))浸在电解液中，在金属与溶液之间就会浸在电解液中，在金属与溶液之间就会形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。
形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。
当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。
负方向偏移，称为阴极极化。电极电位随电流密度变化的电极电位随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线关系曲线称为极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的取阳极保护的可能性，选择阳极保护的33个主要技术参个主要技术参数数——致钝电流密度致钝电流密度、、维钝电流密度维钝电流密度和和钝化区的电位范围钝化区的电位范围，，需要测定阳极极化曲线。
需要测定阳极极化曲线。
阳极极化曲线可以用阳极极化曲线可以用恒电位法恒电位法和和恒电流法恒电流法测定。
测定。图图11是一是一条较典型的阳极极化曲线。曲线条较典型的阳极极化曲线。曲线ABCDE ABCDE是恒电位法（即维是恒电位法（即维持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。
持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。
当电位从当电位从AA逐渐正向移动到逐渐正向移动到BB点时，电流也随之增加到点时，电流也随之增加到BB点，点，当电位过当电位过BB点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到CC。。
在在CC点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入图 1 可钝化金属的阳极极化曲线钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值————维钝电流维钝电流ii pp 。当电位增高到。当电位增高到DD点以后，金属进入了点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从过钝化状态，电流又重新增大。从AA点到点到BB点的范点的范围叫活化区，从围叫活化区，
从BB点到点到CC点叫活化－钝化过渡区，点叫活化－钝化过渡区，从从CC 点到点到DD点叫钝化稳定区，过点叫钝化稳定区，过DD点以后叫过钝化点以后叫过钝化区。对应于区。对应于BB点的电流密度叫致钝电流密度点的电流密度叫致钝电流密度iipppp ，对，对应于应于CC点或点或DD点的电流密度叫维钝电流密度点的电流密度叫维钝电流密度ii pp 。。
若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再若把金属作为阳极，通过致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的用维钝电流去保护其表面的钝化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。
腐蚀速度大大降低，这是阳极保护原理。
用恒电流法测不出上述曲线的用恒电流法测不出上述曲线的BCDE BCDE段。在段。在金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂金属受到阳极极化时，其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到数，因此当电流增加到BB点时，电位即由点时，电位即由BB 点跃增到点跃增到EE点，金属进入了过钝化状态，反点，金属进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。由此可见，映不出金属进入钝化区的情况。由此可见，只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极化曲线。
化曲线。
本实验采用本实验采用IM6ex IM6ex电化学工作站测定碳钢试电化学工作站测定碳钢试样在氨水的阳极极化曲线。
样在氨水的阳极极化曲线。
IM6ex IM6ex电化学工作站，电化学工作站，饱和甘汞电极，铂电极，饱和甘汞电极，铂电极，氨水（氨水（20 20％），％），盐桥盐桥++鲁金毛细管，鲁金毛细管，试件固定夹具，试件固定夹具，电解池，电解池，金相试样磨光机，砂纸，金相试样磨光机，砂纸，碳钢试件（如碳钢试件（如φ8 φ8××20 20）。
）。
11．将加工到一定粗糙度的试件依次用．将加工到一定粗糙度的试件依次用400 400、、600 600 及及800 800号水磨砂纸打磨，把试件安装在夹具上号水磨砂纸打磨，把试件安装在夹具上分别用丙酮和乙醇脱除表面的油脂，用电吹分别用丙酮和乙醇脱除表面的油脂，用电吹风吹干待用。
风吹干待用。
22．按．按图图22接好测试线路，检查各接头是否正确，接好测试线路，检查各接头是否正确，盐桥是否导通。
盐桥是否导通。
33．测量碳钢在氨水中的自腐蚀电位（相对于饱．测量碳钢在氨水中的自腐蚀电位（相对于饱和甘汞电极约为和甘汞电极约为--0.8V)
0.8V)。若电位偏正，可先用。若电位偏正，可先用很小的阴极电流很小的阴极电流(50μA/mm2 (50μA/mm2左右）活化左右）活化11～～ 2min 2min，再测定之。
，再测定之。
44．采用．采用IM6ex IM6ex电化学工作站电化学工作站进行阳极极化进行阳极极化曲线测定；曲线测定； 55．．数据处理，写好实验报告。
数据处理，写好实验报告。
IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法见后。
电化学工作站的使用方法见后。
1. 1. 附上测试曲线附上测试曲线 22．分析阳极极化曲线各线段和各拐点的意义。
．分析阳极极化曲线各线段和各拐点的意义。
33．初步确定碳钢在氨水中进行阳极保护的．初步确定碳钢在氨水中进行阳极保护的33个基个基本参数。
本参数。
44．将实验结果记录在．将实验结果记录在表表11中。
中。
图 2 实验装置示意图辅助电极参比电极研究电极接线说明：红线夹头接辅助电极兰线夹头接参比电极黄黑双线接研究电极表 1 实验数据记录表mV / A I / 致钝电流致钝电流维钝电流维钝电流维钝电位范围维钝电位范围 A I / IM6ex IM6ex电化学工作站使用方法电化学工作站使用方法接通电源，打开电源开关，开机进入接通电源，打开电源开关，开机进入Thales Thales界面；界面；单击单击E/I E/I图标，然后选择电极连接方式；图标，然后选择电极连接方式；电极开路电位测量：相对饱和甘汞电极约为－电极开路电位测量：相对饱和甘汞电极约为－ 0.8v 0.8v，若偏正，需先用，若偏正，需先用50uA/mm2(2mA 50uA/mm2(2mA左右）的左右）的阴极电流活化阴极电流活化11～～2min 2min，再测之；，再测之；设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程设定参数：扫描电位范围，扫描速率，电流量程等；等；单击开始即可单击开始即可保存数据，输出曲线图。
保存数据，输出曲线图。
注意事项注意事项 1. 1. 电化学测量系统在使用过程中必须严格按照操作规电化学测量系统在使用过程中必须严格按照操作规程进行，电解池三支电极都必须良好接通，如果要更换或处理电程进行，电解池三支电极都必须良好接通，如果要更换或处理电极必须停止外加电位。
极必须停止外加电位。
2. 2. 采用三电极电解池，其中一支设计成鲁金毛细管，这是参比电极采用三电极电解池，其中一支设计成鲁金毛细管，这是参比电极的专用插口，工作电极必须尽可能靠近鲁金毛细管以减小溶液欧的专用插口，工作电极必须尽可能靠近鲁金毛细管以减小溶液欧姆降对测量的影响。
姆降对测量的影响。
3. 3. 在电化学测量中，对电极（尤其是固体电极）的要求甚严，必须在电化学测量中，对电极（尤其是固体电极）的要求甚严，必须按要求进行预处理，否则很难得到重现的实验结果；严重时，甚按要求进行预处理，否则很难得到重现的实验结果；严重时，甚至会歪曲实验结果。
至会歪曲实验结果。
4. 4. 在使用电化学工作站时，电流档应从高到低选择，否则实验数据在使用电化学工作站时，电流档应从高到低选择，否则实验数据会溢出。
会溢出。
思考题思考题 1. 1. 什么叫恒电位法？什么叫恒电流法？测定可钝什么叫恒电位法？什么叫恒电流法？测定可钝化金属的阳极极化曲线时必须采用那
种方法，化金属的阳极极化曲线时必须采用那种方法，为什么?
为什么?
2. 2. 如何判断阴极极化与阳极极化?
如何判断阴极极化与阳极极化?
3. 3. 测量极化曲线时，为什么要选用三电极电解测量极化曲线时，为什么要选用三电极电解池？能否选用二电极电解池测量极化曲线，为池？能否选用二电极电解池测量极化曲线，为什么?
什么?
4. 4.使用电化学测量系统有哪些注意事项?
使用电化学测量系统有哪些注意事项？
实验九极化曲线的测定 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法. 2. 了解极化曲线的意义和应用. 3. 掌握恒电位仪的使用方法. 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测定是重要方法之一.我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此电极反应是可逆的.但当有电流明显地通过电池时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大.由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示. 图2-19-1 极化曲线 A-B:活性溶解区;B:临界钝化点B-C:过渡钝化区;C-D:稳定钝化区D-E:超(过)钝化区 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程,如下式所示: M→Mn++ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生.阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象.图2-19-1 中曲线表明,从A点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝化膜.B点对应的电势称为临界钝化电势,对应的电流称为临界钝化电流.电势到达C点以后,随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流,直到电势升到D点,电流才有随着电势的上升而增大,表示阳极又发生了氧化过程,可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气,DE段称为过钝化区. 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法 恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上,然后测量对应于各电位下的电流.极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态.稳态体系指被研究体系的极化电流,电极电势,电极表面状态等基本上不随时间而改变.在实际测量中,常用的控制电位测量方法有以下两种: 静态法:将电极电势恒定在某一数值,测定相应的稳定电流值,如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值,以获得完整的极化曲线.对某些体系,达到稳态可能需要很长时间,为节省时间,提高测量重现性,往往人们自行规定每次电势恒定的时间. 动态法:控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描),并测量对应电位下的瞬时电流值,以瞬时电流与对应的电极电势作图,获得整个的极化曲线.一般来说,电极表面建立稳态的速度愈慢,则电位扫描速度也应愈慢.因此对不同的电极体系,扫描速度也不相同.为测得稳态极化曲线,人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线,当测至极化曲线不再明显变化时,可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线.同样,为节省时间,对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线,则选取适当的扫描速度绘
阳极极化曲线的测定与分析 了解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概念；念； 2. 2. 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法；法； 3. 3. 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数；的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 4. 4. 掌握掌握IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法。 电化学工作站的使用方法。 将一种金属将一种金属((电极电极))浸在电解液中，在金属与溶液之间就会浸在电解液中，在金属与溶液之间就会形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。 形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。 当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。 负方向偏移，称为阴极极化。电极电位随电流密度变化的电极电位随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线关系曲线称为极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的取阳极保护的可能性，选择阳极保护的33个主要技术参个主要技术参数数——致钝电流密度致钝电流密度、、维钝电流密度维钝电流密度和和钝化区的电位范围钝化区的电位范围，，需要测定阳极极化曲线。 需要测定阳极极化曲线。 阳极极化曲线可以用阳极极化曲线可以用恒电位法恒电位法和和恒电流法恒电流法测定。 测定。图图11是一是一条较典型的阳极极化曲线。曲线条较典型的阳极极化曲线。曲线ABCDE ABCDE是恒电位法（即维是恒电位法（即维持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。 持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。 当电位从当电位从AA逐渐正向移动到逐渐正向移动到BB点时，电流也随之增加到点时，电流也随之增加到BB点，点，当电位过当电位过BB点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到CC。。 在在CC点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入图 1 可钝化金属的阳极极化曲线钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值————维钝电流维钝电流ii pp 。当电位增高到。当电位增高到DD点以后，金属进入了点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从过钝化状态，电流又重新增大。从AA点到点到BB点的范点的范围叫活化区，从围叫活化区，
极化曲线的测定 物理化学实验教案 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因 素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测 定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电 动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每 个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此 电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，图2-19-1 极化曲线电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密A-B：活性溶解区；B：临界钝化点B-C：度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由过渡钝化区；C-D：稳定钝化区D-E：于电流通过电极
而导致电极电势偏离平衡值的现超(过)钝化区象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间 关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1所示。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所 示： M?M n+＋ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐 渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此 后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化 膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后， 1 物理化学实验教案随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流， 直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能 是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。
极化曲线测量 董泽华 为了探索电极过程的机理及影响电极过程的各种因素，包括各种水处理剂，缓蚀剂的评价和机理研究，都必须对电极过程进行研究，而在该研究过程中极化曲线的测定又是重要的方法之一。一般进行进化曲线测量 1.实验方法 （一）碳钢在弱酸性溶液中的极化曲线 (1)工作电极为PTFE或环氧树脂镶嵌的A3钢,面积为0.5cm2，工作电极用200,600,800号 金相砂纸逐级打磨至光亮,以无水乙醇和丙酮脱脂后,再用蒸馏水进行冲洗,放入干燥器内干燥30mins,然后浸入被测溶液中15~50mins, 待电位稳定后进行测量。试验采用密闭的玻璃电解池,并置于恒温水浴中,试验过程中溶液未除氧。放在丙酮中除去油污，用石腊涂抹剩余面积，备用。 (2)试验介质分别为1000 mg/l H2S+1000 mg/l HCl和1000 mg/l H2S+100 mg/l HCl。温度为 25℃和85℃。缓蚀剂为某石油化工厂提供的”HT-1”和”WS-1”,主要成分为咪唑啉酰胺为1mmol·L-1的盐酸溶液（pH=3），采用Pt片作为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极。将工作电极安装到装有250mL介质的四口烧瓶，与Pt辅助电极、饱和甘汞电极组成三电极体系。电解池的连接参见附件一。 (3)仪器采用华中科技大学研制的CS300型电化学测试系统进行极化曲线测量，测量控制和 数据分析才采用corrTest进行。从主菜单中选择“稳态测试”——“动电位扫描”或者直接按“F4”即可进入如下窗口，其参数设置如下图1所示。温度控制在80℃（恒温水浴），扫描速率为0.5mv/s，极化范围为+/-100mV(相对开路电位)，曲线采用非线性三参数方法来计算阴阳极Tafel斜率以及腐蚀速率、极化电阻等值。
极化曲线的测定 一、实验目的 掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。 二、实验原理 实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域： 电 流 密 度 i 阳极电位φ + 图23.1 阳极极化曲线 1．从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。a 点即为金属的自然腐蚀电位。 2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离子与溶液中的-24 SO 离子形成4FeSO 沉淀层， 阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表面的pH 逐步增大。 3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过
电位升高，金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。对铁电极而言，此时32O Fe 在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。 4.de 段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。 测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定可以用恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。 本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，并在钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入2CO 、 Cl 等，改变钢筋表面的pH 值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响钢筋腐蚀的各种因素。 三、仪器与试剂 HDY-I 型恒电位仪（南京桑力电子设备厂），三电极池及支架，碳钢电极，铂电极，饱和甘汞电极，34HCO NH 饱和溶液，浓3NH 水，1%（体积比）硫酸溶液，丙酮，金相砂纸。烧杯（100ml ）2只，量筒（50或100ml ）1只。 恒电位仪前面板如图23.2所示，以功能作用划分为14个区： 图23.2 前面板示意图
实验2：金属Zn阳极极化曲线的测量 一、实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法； 2.测定Zn电极在1M KOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线； 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程。 二、实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内,以一定的速度均匀连续的变化,同时记录下各电位下反应的电流密度,从而得到电位-电流密度曲线,即稳态电流密度与电位之间的函数关系:i= f(ψ)。 特别适用于测量电极表面状态有特殊变化的极化曲线。如下:如阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化:金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化,金属 的钝化现象:阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时,其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正,反而大幅度的降低,这种现象称为金属的钝化现象。线性电位扫描法不但可以测定阴极极化曲线,也可以测定阳极极化曲线,特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线,如测定具有阳极钝 化行为的阳极极化曲线,用线性电位扫描法测得的阳极极化曲线,如下图所示
?AB段-----称为活性溶解区;此时金属进行正常的阳极溶解,阳极电流随电位改变服Tafel 公式的半对数关系。 ?BC段-----称为钝化过渡区;此时是由于金属开始发生钝化,随着电极电位的正移,金属的溶解速度反而减小了。 ?CD段-----称为钝化稳定区;在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位二改变; ?DE段-----称为过度钝化区;此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大,为氧的析出或者高价金属离子的生成。 从阳极极化曲线上可以得到下列参数:c点对应的电位---临界钝化电位;c点对应的电流—临界钝化电流密度;而这些参数恒电流法是测不出来的。 影响金属钝化的因素很多,包括溶液的组成、金属的组成和结构以及外界条件。 三、仪器与试剂 CHI电化学工作站、锌电极、Hg/HgO电极、甘汞电极、铂电极、三口电解槽、 1M KOH溶液250ml、1M ZnCl2溶液250ml 金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，其电化学行为受到广泛的研究。本实验应用线性电位扫描法测量金属Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2 中阳极极化曲线。
实验八 极化曲线的测定 一、实验目的 1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2、了解极化曲线的意义和应用。 3、掌握恒电势仪的使用方法。 二、实验原理 1、极化现象与极化曲线 当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大，电极电势将越来越偏离平衡电势。这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。 在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M →M n+＋n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变 正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现 象。 图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲 线。图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向 正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B 点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是 因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝 化膜。B 点对应的电势称为临界钝化电势，对应 的电流称为临界钝化电流。电势到达C 点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到 电势升到D 点，电流才有随着电势的上升而增 大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE 段称为过钝化区。 2、极化曲线的测定 (1) 恒电势法 恒电势法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电势下的电流。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电 图3-8-1 极化曲线 A -B ：活性溶解区；B ：临界钝化点B -C ：过渡钝化区；C -D ：稳定钝化区；D -E ：超(过)钝化区
电化学曲线极化曲线阻抗谱分析 一、极化曲线 1.绘制原理 铁在酸溶液中，将不断被溶解，同时产生H2，即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a) 当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。在稳定状态下，铁溶解的阳极电流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H)，它们在数值上相等但符号相反，即：(1) I(Fe)的大小反映Fe在H+中的溶解速率，而维持I(Fe)，I(H)相等时的电势称为Fe／H+体系的自腐蚀电势εcor。 图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。图2 铜合金在海水中典型极化曲线 当对电极进行阳极极化(即加更大正电势)时，反应(c)被抑制，反应(b)加快。此时，电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe／H+体系的阳极极化曲线rba。 当对电极进行阴极极化，即加更负的电势时，反应(b)被抑制，电化学过程以反应(c)为主要倾向。同理，可获得阴极极化曲线rdc。 2.图形分析 （1）斜率 斜率越小，反应阻力越小，腐蚀速率越大，越易腐蚀。斜率越大，反应阻力越大，腐蚀速率越小，越耐腐蚀。 （2）同一曲线上各各段形状变化 如图2，在section2中，电流随电位升高的升高反而减小。这是因为此次发生了钝化现象，产生了致密的氧化膜，阻碍了离子的扩散，导致腐蚀电流下降。 （3）曲线随时间的变动 以7天和0天两曲线为例，对于Y轴，七天后曲线下移（负移），自腐蚀电位降低，说明更容易腐蚀。对于X轴，七天后曲线正移，腐蚀电流增大，亦说明更容易腐蚀。 二、阻抗谱 1.测量原理 它是基于测量对体系施加小幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的频率点的原始数据中，都包含了施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电压）的相位移及阻抗的幅模值。从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。阻抗中涉及的参数有阻抗幅模（| Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（Z,,）、相位移（θ）、频率（ω）等变量，同时还可以计算出导纳（Y）和电容（C）的实部和虚部，因而阻抗谱可以通过多种方式表示。
镍在不同电解质中阳极极化曲线的测定 (微型绿色实验) 实验背景 钢铁，尤其是特种钢及有色金属的年产量是衡量一个国家工业和国防发展水平的重要标志之一。故世界各国都对本国的钢铁生产给予极大的重视并尽可能扩大钢铁的产量。然而，由于各种原因，钢铁因腐蚀造成的损失也是惊人的。据不完全统计，全世界各国每年仅因腐蚀而损耗的钢铁可达到当年钢铁生产总量的十分之一以上。与此同时，有色金属的腐蚀和防护也是腐蚀研究的重要内容。因此，金属腐蚀与防护理论及相关防腐技术的研究是与材料、环保、能源乃至其他部门密切相关的，它既有理论意义又有应用价值，既有经济效益又有社会效益。研究金属腐蚀的方法因腐蚀机理的不同而不同。在电化学领域，阳极极化曲线是研究金属电化学腐蚀及电化学防腐的基本工具之一，通过对阳极极化曲线的测量和分析，可以获得金属在所给介质中溶解腐蚀和钝化情况的资料，从而为金属的防护提供理论依据。本实验将利用CHI电化学分析仪，通过对镍的阳极极化曲线的测定，研究镍在不同电解质中的腐蚀及钝化行为，考察不同添加剂对镍腐蚀行为的影响，最后要求按照规范化的科研论文的格式将研究内容写成论文。 实验提示 1、关键词（key worlds） 查阅《中国化学化工文摘》和《中国学术期刊文摘》，可用的关键词为： 电化学腐蚀，电化学，电极，电化学测量，镍 如果你想查阅美国化学文摘（C.A），可以使用的主题词有：Corrosion，Electrode，Nickel 2、主要参考文献 （1）《腐蚀与防护手册》，化工部化工机械研究所编，化学工业出版社出版，575~582页，1990年8月，北京 （2）《腐蚀数据与选材手册》，左景伊，左禹编著，化学工业出版社出版，638~661页，1995年10月，北京 （3）《中国化学化工文摘》、《中国学术期刊文摘》、美国化学文摘（C.A） （4）（英）U.R.艾万思著，华保定译，《金属的腐蚀与氧化》，机械工业出版社出版，P179~205，1976年6月，北京。 （5）魏宝明主编，《金属腐蚀理论及应用》，（高等学校试用教材），化学工业出版社出版，P114~137，北京。 3、相关原理 典型的金属阳极极化曲线如图5-75-1。图中，A 点电势为初始扫描电势，它可以是电极的开路电势， 也可以由实验者自己设定。图中的阳极极化曲线可 分为四个部分： （1）AB段为阳极的活性溶解区：随着电极电势 的升高，阳极电流逐渐增大，表示金属的活性腐蚀 增强，此时金属晶格上的金属原子溶解进入溶液中 形成水合离子（或络离子）B点对应的电流j B称为 最大腐蚀电流。
实验2-Zn电极极化曲线测定
华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业新能源材料与器件年级、班级2014 课程名称电化学基础实验实验项目Zn电极阳极极实验类型验证实验时间2016年4月11日 实验指导老师吕老师实验评分 、
一．实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法 2.测定Zn电极在1M NaOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程 二．实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内，以一定的速度均匀连续变化，同时记录下各电位下反应的电流密度，从而得到电位电流密度曲线，即稳态极化曲线，在这种情况下，电位是自变量，电流密度是因变量，极化曲线表示稳态电流密度与电位之间的函数关系：i＝f（ψ） 线性电位扫描发可测定阳极极化曲线，特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化：金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化：M=Mn++ne- 金属的钝化现象：阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。 三．仪器与试剂 1.实验仪器：CHI电化学工作站一台Zn电极Hg/HgO电极甘汞电极铂电极三口电解槽 2.实验试剂：1M KOH溶液250ml 1M ZnCl2溶液250ml 四．实验步骤 1.电极预处理：将锌电极沾一点去离子水后用砂纸轻轻打磨，除去氧化膜，将电极表面磨平，用去离子水冲洗干净用滤纸吸干之后轻放进电解池中。电解池中的辅助电极为铂电极，参比电极为甘汞电极（酸性或中性电解液），Hg／HgO电极（碱性电解液），往电解池中加入KOH（ZnCl2）溶液。 2.极化曲线的测定： 1）启动电化学工作站，运行软件，首先测试开路电压。再选择Setup菜单中电极“Technique”选项，在弹出菜单中选择“Linear Sweep Voltammentry”技术，分别根据电解液的不同输入测试条件。测量Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2溶液中常温和45度的阳极极化曲线（扫描速率为5mv/s，从开路到截止电压分别为－1.2V到－0.5V和－1.6V到－1V，勾选“A uto Scan if Scan rate <=0.01V/s”） 2）将电解池放入45度水浴锅中，重复（1） 3.在ZnCl2溶液中选择甘汞电极作为参比电极，在KOH溶液中选择 Hg/HgO电极作为参比电极。 4.实验完毕，关闭仪器，将实验电极清洗干净后放回原处待用。
阴极极化曲线的测定 The measurement of cathode polarization curve 一、实验目的及要求 1．测定氢在光亮铂电极上的活化超电势，并求出塔菲尔公式中的两个常数a和b以及交换电流密度i； 2．了解超电势的种类和影响超电势的因素； 3．掌握采用三电极恒电流法测定阴极极化曲线的实验方法。 二、实验基本原理 本实验采用三电极恒电流法测定阴极极化曲线。在电解H2SO4溶液时，阴极上产生H2，电极反应成为成为单向不可逆过程，电极表面产生极化，其氢超电势为 η=ΦH+/H2－φ c 不可逆电极电势为φc=φ甘汞－E 对于阴极极化的电化学极化，在一定电流密度范围内塔菲尔公式为η=a＋b log i 式中，η为氢超电势，单位为V；a和b为常数，b为该线性方程的斜率，b值随电极性质等的变化影响不大；a为电流密度为1A?cm-1时的超电势值，a值的大小与电极材料、表面状态、电流密度、溶液组成和温度等有关，基本代表了电极反应的不可逆程度的大小。a值越大，在所给电流密度氢超电势也越大。铂电极材料属于低氢超电势金属，其a值在0.1-0.3V 之间。 当电流密度极低时，氢超电势不服从上述塔菲尔公式，此时η与电流密度i成正比关系。 所以，氢超电势的测量就是如何测量在一定范围内一系列不同电流密度下的电极电势，以及在实验中如何采取措施消除电阻超电势和浓差超电势等问题。 实验选择甘汞电极作辅助电极与被测电极组成一个电解池使氢在电极上电解；同时选择一个掺比电极与被测电极组成一个原电池，测量电动势，获得被测电极的电极电势。对于电阻超电势可采用鲁金毛细管消除。 当η=0时，交换电流密度为log i0=－a/b 同时，作i-φc图，可从图上获得氢在电极上显著析出时的最小析出电势。 三、仪器试剂 恒电流法测定极化曲线装置一套。标准电流电压发生器一台，数字式酸度计一台，电流表一个，饱和甘汞惦记、铂电极各一支。 四．实验步骤 1．测量研究电极的面积后，清洗研究电极和辅助电极，清洗极化曲线测定装置。2．小心灌装电解质溶液和饱和氯化钾溶液。组装已装好溶液的极化曲线测定装置，小心使鲁金毛细管尖对准研究电极，用洗耳球将硫酸溶液抽吸至活塞与饱和氯化钾溶液接通，不能出现气泡，如果有气泡要赶掉。最后连接电路。 3．I=0时E x的测定。调节电流为10mA预电解5分钟，关闭电流输出后记下E x。4．依次调节电流（mA）：0.1、0.2、0.3、……..1.0、1.2、1.4、…….2.0、3.0、4.0、6.0、8.0、…….20，依次测定E x。实验结束，小心拆卸装置并清洗干净，并注入蒸馏水。 五．注意事项 1．小心灌装饱和氯化钾溶液，避免液体盐桥内产生气泡；
实验九极化曲线的测定【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因 素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测 定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电 动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每 个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此 电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池 时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1所示。 图2-19-1 极化曲线 A-B：活性溶解区；B：临界钝化点B-C：过渡钝化区；C-D：稳定钝化区D-E： 超(过)钝化区 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M→M n+＋n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中
曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法 恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电位下的电流。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电极表面状态等基本上不随时间而改变。在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种：静态法：将电极电势恒定在某一数值，测定相应的稳定电流值，如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。对某些体系，达到稳态可能需要很长时间，为节省时间，提高测量重现性，往往人们自行规定每次电势恒定的时间。 动态法：控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描)，并测量对应电位下的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。因此对不同的电极体系，扫描速度也不相同。为测得稳态极化曲线，人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线，当测至极化曲线不再明显变化时，可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线。同样，为节省时间，对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线，则选取适当的扫描速度绘制准稳态极化曲线就可以了。 上述两种方法都已经获得了广泛应用，尤其是动态法，由于可以自动测绘，扫描速度可控制一定，因而测量结果重现性好，特别适用于对比实验。 (2) 恒电流法 恒电流法就是控制研究电极上的电流密度依次恒定在不同的数值下，同时测定相应的稳定电极电势值。采用恒电流法测定极化曲线时，由于种种原因，给定电流后，电极电势往往不能立即达到稳态，不同的体系，电势趋于稳态所需要的时间也不相同，因此在实际测量时
金属极化曲线测定及机理分析 一、实验目的 1. 了解测定金属极化曲线的意义和方法。 2. 了解自腐蚀电势、自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等概念以及它们的测定 方法。 3. 了解电化学保护的概念、种类及其意义。 4. 了解CHI电化学工作站基本工作原理，掌握其使用方法。 二、基本原理 将一种金属(电极)浸在电解液中，在金属与溶液之间就会形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。当有外加电流通过此电极(电解)时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。令： (16.1) 图16.1 典型的阴、阳极极化曲线 对于可逆电极，即为平衡电极电位; 对于不可逆电极，为系统达到稳态时的电极电位，即稳态电极电位，或称自腐蚀电位。习惯上将电极电流密度为i 时对应的电极电位与平衡电极电位之差定义为在该电流密度时的过电位，
用符号表示。并规定阴、阳极的过电位均为正。根据上述定义，可以分别写出阴、阳极的过电位计算公式为： 过电位是一个很重要的电化学参量。例如在金属电沉积中，析出金属的过电位越小，消耗的电能也就越少。在电解提纯工艺中，往往借助改变析出金属的过电位，来改变金属的析出顺序，从而获得所需的金属，达到提纯的目的。 如前所述，过电位的大小与流经电极的电流密度有关，电极电位(或过电位)与电流密度的关系曲线称为极化曲线。图16.1是一种典型的极化曲线。 随着电流密度的增加，电极电位将越来越偏离平衡电位，亦即过电位将越来越大。极化曲线还常用半对数座标表示，如图16.2 所示。考察图16.2 可知，当电流密度较大时，过电位与电流密度的对数成线性关系，即： 式(16.4)，式(16.5) 均称为塔菲尔(Tafel)公式。 图16.2 半对数极化曲线示意图 事实上，对于任一电极总是同时存在着两个共轭反应(也可存在两对或两对以上的反应)，一是还原反应： (16.6) 与之相对应的共轭反应是氧化反应： (16.7) 式中o为氧化态；R 为还氧态。由反应(16.6) 产生的电流密度称为阴极电流密度，用符号表示；而因反应(16.7) 产生的电流密度称为阳极电流密度，用符
应用电化学实验 本课程安排4个综合实验，每个实验4个学时，共16个学时，按照10人一组分别进行。自编实验讲义。实验仪器有：分析天平；直流稳压稳流电源；电化学工作站；恒温水浴；饱和甘汞电极；鲁金毛细管；H 型电解槽；Pt 电极；电解槽；赫尔槽；电力搅拌器、磁力搅拌器；pH 计。 实验1：极化曲线的测定 实验内容：测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。 一、 实验目的 1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。 2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法，学会从极化曲线上分析电极过程特征。 2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。 3.学会数据的分析和处理。 二、 实验原理 研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系，从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势（超电势），看出不同电流密度时电势变化的趋势，直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。在某一电流密度下极化曲线的斜率i ???称为极化度（极化率），极化度的大小可以衡量极化的程度，判断电极过程的难易。极化度小，电极过程容易进行；极化度大，电极过程受到较大阻碍而难以进行。从极化曲线还可求电极过程动力学参数，如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数；还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。 被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示： Vt i +=??； 其中：?——扫描电位，t ——扫描时间，V ——扫描速度，i ?——扫描起点电位。
镍在不同电解质中阳极极化曲线的测定 1电极极化 当有电流通过电极时,电极电位偏离平衡电极电位的现象叫电极的极化。 1)阴极极化：电流通过阴极时,电极电位向负方向移动,即 E K 比 E K,e 负 ,叫阴极极化。 2)阳极极化电流通过阳极时,电极电位向正方向移动 ,即E A 比E A, e 正,叫阳 极极化。 3)过电位当电极上有电流通过时,电极电位( EK 或 EA )将偏离平衡电极电 位( E K,e 或 E A,e ),二者之差值叫过电位,以ΔE表示。ΔE= E –E e 阴极极化时, E K < E K,e ,故ΔE < 0， 阳极极化时, E A > E A,e ,故ΔE > 0。 1.1稳态极化曲线 稳态是指电极上通过的电流以及电极电位不随时间改变的状态。在稳态下测量得到的电流密度与电极电位 (或过电位 )之间的关系曲线叫做极化曲线。图1和图 2为典型的稳态阴极极化曲线和阳极极化曲线。 1.2电化学极化 1)交换电流密度将金属 M 浸入含有 M z+离子的溶液中 ,在两相界面间便发生了物质的转移和电荷的转移 ,最后建立了物质平衡和电荷平衡 ,其电极电位即为平衡电极电位。此时界面间金属离子的还原速度等于金属的氧化速度 ,电流密度J 表示 ,叫做交换电流密度。 2)电化学极化以金属电沉积的阴极过程为例 ,当对镀液进行强烈搅拌 ,使液相传质步骤无任何困难 ,将处于平衡状态下的阴极通以外电流 ,此时电极与镀液界面间的还原反应速度一定大于氧化反应速度 ,由于电子转移步骤存在着阻力 ,还原反应不能将外电源输送的电子全部消耗 ,电极表面负的剩余荷增加 ,使得电极电位向负方向移动 ,即产生了极化。这种由于电子转移步骤的阻力引起的电极的极化叫做电化学极化。 3)交换电流密度与电化学极化的关系交换电流密度 J 是描述电极处于平衡 状态的参量 ,但是它与平衡电极电位 Ee不同 , Ee 是热力学函数 ,而J 是动力 学函数。两个 Ee相同的电极 ,其J 0可以相差几千倍。J 大的电极 ,当有外电流 通过时,电极反应比较容易进行 ,则电极电位相对于 Ee 的移动数值小 ,即电化
实验 碳钢极化曲线的测定 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池 时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1所示。 图2-19-1 极化曲线 A -B ：活性溶解区；B ：临界钝化点B -C ： 过渡钝化区；C -D ：稳定钝化区D -E ：超(过)钝化区 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M →M n+ ＋n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明，从A 点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B 点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀
实验九 极化曲线的测定 目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因 素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测 定是重要方法之一。 我们知道在研究可逆电池的电 动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每 电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池 时，电极的平衡 状态被破坏， 电极电势偏离平衡值， 电极反应处于不可逆状态， 而且随着电极上电流密 度的增加，电极反应的不可逆程度也随之 增大。由 于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现 象称为 电极的极化， 描述电流密度与电极电势之间 关系的曲线称作极化 曲线，如图 2-19-1 所示。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生 的阳极溶解过程， 如下式所 示： n+ M →M n+＋ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。 阳极的溶解速度随电位变正而逐 渐增大，这是正常的阳极溶出， 但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此 后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图 2-19-1 中 曲线表明，从 A 点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过 B 点后， 电流密度随电势增加迅速减至最小， 这是因为在金属表面生产了一层电阻高， 耐腐蚀的钝化 膜。B 点对应的电势称为临界钝化电势， 对应的电流称为临界钝化电流。 电势到达 C 点以后， 随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流， 直到电势升到 D 点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能 是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气， DE 段称为过钝化区。 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法 恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电位下的电流。 极化曲线的 个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的， 因此 图 2-19-1 极化曲线 A-B ：活性溶解区； B ：临界钝化点 B-C ： 过渡钝化区； C-D ：稳定钝化区 D-E ： 超（过）钝化区
实验二铁的极化曲线的测定 一、实验目的 1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe在H2SO4、HCl溶液中的阴极极化、阳极极化曲线，求得Fe的自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。 2、了解Cl-离子，缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。 3、讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。 二、实验原理 1、铁的极化曲线： 金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。例如 Fe →Fe2++2e (1) 2H++2e →H2(2) Fe将不断被溶解，同时产生H2。Fe电极和H2电极及H2SO4溶液构成了腐蚀原电池，其腐蚀反应为： Fe+2H+→ Fe2++H2(3) 这就是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。 当电极不与外电路接通时，其净电流为零。即I corr=I Fe=-I H≠0。 图1中ra为阴极极化曲线。当对电极进行阴极极化，即加比Ecorr更负的电势，反应(1) 被抑制，反应(2)加速，电化学过程以H2析出为主，这种效应称为“阴极保护”。塔菲尔(Tafel)半对数关系，即：
图1中ab为阳极极化曲线。当对电极进行阳极极化时，即加比Ecorr更正的电势，则反应(2) 被抑制，反应(1) 加速，电化学过程以Fe溶解为主。符合公式： 2、铁的钝化曲线： abc段是Fe的正常溶解，生成Fe2+，称为活化区。cd段称为活化钝化过渡区。 de段的电流称为维钝电流，此段电极处于比较稳定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成FeSO4沉淀层，阻滞了阳极反应，由于H+不易达到FeSO4层内部，使Fe表面的pH增大，Fe2O3、Fe3O4开始在Fe表面生成，形成了致密的氧化膜，极大地阻滞了Fe的溶解，因而出现钝化现象。ef段称为过钝化区。 图3中W表示研究电极、C表示辅助电极、r表示参比电极。参比电极和研究电极组成原电池，可确定研究电极的电位。辅助电极与研究电极组成电解池，使研究电极处于极化状态。 在实际测量中，常采用的恒电势法有下列两种： ·静态法：将电极电势较长时间地维持在某一恒定值，同时测量电流密度随