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ECM 8介绍及在电化学研究领域的应用

ECM 8介绍及在电化学研究领域的应用
ECM 8介绍及在电化学研究领域的应用

ECM 8介绍及在电化学研究领域的应用

1 前言

ECM 8与Gamry电化学工作站连用将单通道恒电位仪扩展到8通道序列测试。ECM 8优于自动化重复实验,可以进行长期周期性测试。主要应用于:缓蚀测试、涂层评价、腐蚀监测、传感器、电池等研究领域。

2 ECM 8 简介

ECM 8多路倍增器与Gamry恒电位仪/恒电流仪/ZRA连接可以将电化学实验通道增至8通道,使单个恒电位仪可进行序列测试。主要应用于:缓蚀测试、涂层评价、腐蚀监测、传感器、电池等研究领域。

ECM 8主要用于电化学测试。S1关闭,电化学池连接到恒电位仪。S1转换电化学测试四个端口所需的信号,包括各种信号屏蔽和遥感线。这样可以得到更好的抗扰度和电缆性能的影响。图1是ECM 8中某一通道示意图。与别的多路倍增器不同,ECM 8可以控制每一个通道。有三种不同的离线控制方式可选用。S3和S4打开,电化学池保持开路状态。S3打开,S4关闭,工作电极和参比电极同时短路,可进行电化学噪声或恒电流测试。离线时,ECM8的每一个通道都可以当单独的恒电位仪使用。D/A转换器也可以直接用于模拟输出,这对辅助装置的控制是非常重要的,如旋转体或恒温槽。

图1 ECM 8中某一通道示意图

因为ECM 8的灵活性,可自定义软件脚本进行非常规测试。如不同的通道进行不同实验;在制定循环数下进行两个LPR序列测试,接着EIS测试。ECM 8和电脑通过RS-232连接。所有的ECM 8命令都是简单的ASCII代码。图2是ECM 8的正面照片。

图2 ECM 8正面照片

3 ECM 8在电化学方面的应用

3.1 ECM 8在腐蚀方面的应用

Pascal Beese和Hendrik Venzlaff[1]等人通过电化学频率调制方法研究了厌氧微生物对腐蚀的影响。电化学频率调制(EFM)是监测腐蚀速率的一种新方法,可以在轻微极化下得出塔菲尔斜率。迄今为止,EFM主要用于纯化学腐蚀体系的腐蚀监测(均匀腐蚀),还可用于监测微生物引起的腐蚀(MIC)。因此本研究是通过EFM监测不同的硫酸盐还原菌(SRB)对腐蚀的影响,并将测试结果和线性极化电阻(LPR)和E corr进行对比。MIC实验装置如图1所示,电化学工作站使用的是美国Gamry公司的Ref600,加上ECM 8使测试通道增加至八通道。

图1 MIC实验装置

腐蚀速率取决于LPR和EFM,图2(a,b)是用Desulfovibrio sp. Strain HS3繁殖,展现出低腐蚀速率,分别为0.01mm/y和0.02mm/y。用D. corrodens strain IS4繁殖,并在LPR和EFM控制下腐蚀速率达到0.7 mm/y,如图2(c)。此后,这两种方法都有所偏离,EFM信号逐渐变高。在D. ferrophilus strain IS5中繁殖五天以后也出现了类似效应(图2d)。两种方法在偏离千五天繁殖以后腐蚀速率一致,达到0.3 mm/y。

图2 LPR和EFM控制下纯铁在人工厌氧海水介质中的腐蚀速率,(a) 无菌控制,含SRB;(b) Desulfovibrio sp. Strain HS3;(c) Desulfopila corrodens strain IS4;(d)

Desulfovibrio ferrophilus strain IS5

有趣的是,LPR和EFM控制导致的腐蚀速率在硫化钠非生物腐蚀中是不一样的(图3a)。继续加入硫化钠,腐蚀速率的差别更大(图3b)。加入D. corrodens strain IS4以后,由硫化钠产生的细微差别消失,腐蚀速率重叠(图3c)。然而加入D. ferrophilus strain IS5以后情况恰恰相反,腐蚀速率的差别变大(图3d)。

图3 纯铁在(非生物预腐蚀)人工厌氧海水介质中的腐蚀速率,(a) 无菌控制;(b) 非生物腐蚀;(c) Desulfopila corrodens strain IS4;(d) Desulfovibrio ferrophilus strain IS5

3.2 ECM 8在医疗方面的应用

L. Joska和J. Fojt[2]等人用ECM 8研究了DLC涂覆层对钛和Ti6Al4V牙科移植腐蚀性能的影响。DLC在医疗领域有广泛应用,利用其摩擦学性能和棚栏效应可应用于关节移植等很多研究。本研究是在牙科移植材料暴露在模拟盐溶液中时在钛和Ti6Al4V合金表面生成DLC(有钛或铬内层)。电化学阻抗实验频率范围为100kHz ~ 1mHz,交流振幅为20mV。电化学工作站为美国Gamry公司的PC14/750并使用ECM 8。

Ti/Ti-C:H/DLC层的厚度为3.2μm,其中DLC本身厚度为2.2μm。Cr/Cr-C:H/DLC厚度为4.6μm,其中DLC本身厚度为1.9μm。在两种情况下,涂层附着力在30N时失效。为了简便以下称,材料/Cr/DLC或材料/Ti/DLC为DLC内层,抛光表面为P,jet-blasted为JB。

在抛光和jet-blasted两种基材上沉积以后进行EIS测试,未调pH和pH=4.2时结果几乎相同。氟离子对涂层系统阻抗的响应如图4~7。pH=4.2,不含氟离子的情况作为参比。等效电路如图8所示,图8(a)为无孔多层结构,(b)为有孔结构。(a)中电路电荷通过致密层传输,而(b)中电路主要受涂层缺陷中电解液的影响。元件RC,RC out代表层电解质相界面,RC in表示DLC界面(a)或电解液层(b),RC S是R S = R out + R in,R S通常为几十到几百欧姆。对EIS阻抗谱的明确描述是基于收敛性判据值。

图4 抛光试样的EIS,PS,pH=4.2,200ppm F-— 24h,168h,0ppm F-—168h;

(a) Ti/Ti/DLC,(b) Ti6Al4V/Ti/DLC

图5 jet-blasted试样的EIS,PS,pH=4.2,200ppm F-— 24h,168h,0ppm F-—168h;

(a) Ti/Ti/DLC,(b) Ti6Al4V/Ti/DLC

图6 抛光试样的EIS,PS,pH=4.2,200ppm F-— 24h,168h,0ppm F-—168h;

(a) Ti/Ti/DLC,(b) Ti6Al4V/Ti/DLC

图7 jet-blasted试样的EIS,PS,pH=4.2,200ppm F-— 24h,168h,0ppm F-—168h;

(a) Ti/Ti/DLC,(b) Ti6Al4V/Ti/DLC

图8 EIS等效电路图

4 结论

(1) ECM 8与Gamry电化学工作站连用将单通道恒电位仪扩展到8通道序列测试。可以进行长期周期性测试。

(2) 同时使用LPR和EFM进行电化学监测,均匀腐蚀时实验结果准确,但当点蚀发生时,结果不可信。与LPR不同,EFM可以判断点蚀的发生。

(3) 两种基材涂覆铬内涂层以后的耐腐蚀性能最佳;对于钛内涂层,Ti6Al4V 比Ti的耐腐蚀性高。

参考文献

[1] Pascal Beese, Hendrik Venzlaff, etc. Monitoring of anaerobic microbially influenced corrosion via electrochemical frequency modulation [J]. Electrochimica Acta. 2013, 105: 239~247.

[2] L. Joska, J. Fojt, etc. The effect of a DLC coating adheresion layer on the corrosion behavior of titanium and the Ti6Al4V alloy for dental implants [J]. surface & coating Technology. 2012, 206: 4899~4906.

电化学在环境保护中的应用

物理化学综述 综述题目:电化学在环境保护中的应用 电化学在环境保护中的应用 摘要 摘要概述了电化学在环境保护中的优越性,综述了电化学处理环境污染物 的基本方法, 总结了电化学技术在环境污染治理中的应用,分析了电化学 体系存在的问题,展望了电化学在环境治理领域的应用前景和发展方向。 电化学技术处理环境污染物的基本方法电化学技术处理环污染物常用的基本方法有电化学氧化、电化学还原、光电化学氧化、电渗析、电吸附、电凝聚、电沉积、电化学膜分离等。 关键词环境保护; 电化学技术; 环境污染物 Abstract Summarizes the advantages of electrochemistry in environmental protection, electrochemical process and the basic methods of environmental pollutants were reviewed, summarized the application of electrochemistry techno logy in

environmental pollution control, analyzes the existing problems of electrochemistry system, prospects the electrochemical application prospect and development direction in the field of environmental governance. Electrochemical technology processing the basic ways of environmental pollutants by electrochemical technology processing ring pollutants commonly used basic method has electrochemical oxidation, electrochemical reduction, photoelectrochemical oxidation, electrodialysis, the electric adsorption, electrocoagulation, electrodeposition, electrochemical membrane separation, etc. Key words environmental protection; The electrochemical technology; Environmental pollutants 前言 电化学含义 电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现(如氧通过无声放电管转变为臭氧),二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。由于放电化学有了专门的名称,因而,电化学往往专门指“电池的科学” 在物理化学的众多分支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。它的应用分为以下几个方面:①电解工业,其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业、耐纶66的中间单体己二腈是通过电解合成的;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;②机械工业

电化学原理及其应用(习题及答案)

第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1.下列电极反应中,溶液中的pH值升高,其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br- B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2.已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O,在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O,说明H2O2的歧化反应(C) A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生D.与反应方程式的书写有关 3.与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+,H2 | Pt (B) A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4.298K时,已知Eθ(Fe3+/Fe)=0.771V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.150V,则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为(D)kJ/mol。 A. -268.7 B. -177.8 C. -119.9 D. 119.9 5.判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存(D) A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ,Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ,Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6.已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有(C) A. (1) = (2) B. (1)<(2) C. (1)>(2) D. 都不对 二、填空题 1.将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ =1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ =2MnO4—+ ___4H2O______ (碱性介质)2.现有三种氧化剂Cr2O72—,H2O2,Fe3+,若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2,而Br-和Cl-都不发生变化,选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3.把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池,则正极反应为Ag++ e = Ag,负极反应为Fe3++e= Fe2+ ,原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4.在Mn++n e=M(s)电极反应中,当加入Mn+的沉淀剂时,可使其电极电势值降低,如增加M的量,则电极电势不变 5.已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ(AgCl/Ag)= 0.222V。 6.已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347V,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7.用氧化数法配平下列氧化还原反应。 (1)K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4 =K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O

电化学研究方法总结及案例

电化学研究方法总结及案例\

目录1. 交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述 1.2电化学极化下的交流阻抗 1.3 浓差极化下的交流阻抗 1.4复杂体系的交流阻抗 2. 电化学暂态测试方法 2.1 电化学暂态测试方法概述 2.2 电化学极化下的恒电流暂态方法 2.3 浓差极化下的恒电流暂态方法 2.4 电化学极化下的恒电位暂态方法 2.5 浓差极化下的恒电位暂态方法 2.6动电位扫描法 3.原位(in situ)电化学研究方法 4.案例 参考文献

1.交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述 交流阻抗法是指小幅度对称正弦波交流阻抗法。就是控制电极交流电位(或控制电极的交流电流)按小幅度(一般小于10毫伏)正弦波规律变化,然后测量电极的交流阻抗,进而计算电极的电化学参数。由于使用小幅度对称交流电对电极极化,当频率足够高时,以致每半周期所持续的时间很短,不致引起严重的浓差极化及表面状态变化。而且在电极上交替地出现阳极过程的阴极过程,即使测量讯号长时间作用于电解池,也不会导致极化现阶段象的积累性发展。因此这种方法具有暂态法的某些特点,常称为“暂稳态法”。“暂态”是指每半周期内有暂态过程的特点,“稳态”是指电极过程老是进行稳定的周期性的变化。 交流阻抗法适于研究快速电极过程,双电层结构及吸附等,在金属腐蚀和电结晶等电化学研究中也得到广泛应用。研究电化学体系的阻抗图谱,获得电极反应体系的控制步骤和动力学参数、反应机理以及各因素的影响规律,方法有两种: 1)等效电路方法 理论:建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的等效电路,理论推导出其阻抗图谱。 测试方法:由阻抗图谱对照理论画出对应的等效电路。 优缺点:此法直观,但一个等效电路可能对应不止1个等效电路。 2)数据模型方法 理论:建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的理论数据模型,理论计算出其阻抗图谱。 测试方法:由阻抗图谱对照理论获得数据模型。 优缺点:此法准确,但实际电化学体系复杂模型难以建立,正在发展中。 阻抗、导纳与复数平面图 1)阻抗:Z= E / I 而如正弦交流电压E = Emsinωt 等,E 、I 、 Z 均为角频率ω (=2πf )或频率 f 的函数。 2) 导纳:Y Y=1/Z 3) 阻抗的矢量表示与复数平面图 Z 可以表示为实—虚平面的矢量: Z = A + jB Z 可由模数 Z 和相角φ来定义: φ φ sin cos Z B Z A == 2 2B A Z += A B tg = φ 阻抗谱:阻抗随交流信号角频率或频率的变化关系

IVIUM电化学工作站使用说明(汇编)

IVIUM电化学工作站使用说明 一、循环伏安操作步骤 1、开启机器 开启电脑,按下IVIUM电化学工作站ON/OFF 开关(蓝色按钮),表示开启仪器的电源,稍候10 秒,等待系统稳定。 备注:Disconnect 断开按钮。需要更换体系的时候使用。 2、连接线路 将红色夹子连接于工作电极(研究电极),黑色夹子连接对电极(辅助电极),蓝色夹子连接参比电极 3、设置参数 (1)打开软件 (2)首先,在菜单条下方的工具命令条中,确认Operation Mode 条件模式为默认的基础型Basic; (3)选择Method,在菜单上点击CyclicV oltammetry 循环伏安,并在下拉式菜单中选择相应的测量方法。一般采用标准循环伏安法(Standard) (4)进行参数设置

通常需要设定的参数有: E start(通常设定为体系的开路电压) 备注:开路电压的测定。转换至Direct Control 直接控制模式 ●DC/AC 直流/交流模式:默认状态下处于DC 直流状态。当点击AC 交流 模式时,仪器处于交流状态,可以施加各种交流信号。 ●当没有施加任何的电位或电流时,E和I是开路状态下的开路电位和开路电 流 Vertex 1和Vertex 2通常设定为被测体系的最高电位和最低电位 E step 表示在扫描方法下每次电位的改变量,一般情况下每次阶跃一次就取样一 次。此值的大小将影响图形是否出现断点,需根据体系而定。 N scans 扫描循环次数 Scanrate表示电位扫描过程中的变化率 (5)开始实验 点击Connect,连接仪器和体系

点击Start,开始实验 (6)拷贝数据 在顶端,有两个按钮:Refresh 更新数据和Export 输出数据。点击Refresh 时,可更新所显示的数据。 点击Export 时,可以打开下拉式菜单: Copy all to clipboard 把表格中的所有数据复制至粘帖板。 Copy selected to clipboard 把表格中所选择的数据复制至粘帖板。 Save all data to disk 从粘帖板的表格中保存所有数据。(通常使用此选项) Save selected to disk 从粘帖板的表格中保存所选择的数据。 注意将文件名保存为TXT格式 二、交流阻抗测试步骤 1、首先,在菜单条下方的工具命令条中,确认Operation Mode 条件模式为默 认的基础型Basic;

浅谈应用电化学与生活中的化学

浅谈应用电化学与生活中的化学 电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。电化学技术成果与人类的生活和生产实际密切相关,如化学电池、腐蚀保护、表面精饰、金属精炼、电化学传感器等等,同时也应用于电解合成、环境治理、人造器官、生物电池、心脑电图、信息传递等方面。它的发展推动了世界科学的进步,促进了社会经济的发展,对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题已经作出并正在作出巨大的贡献。 下面简单介绍几种应用电化学在生活中的应用: 一、金属腐蚀防护 金属腐蚀在生活中十分常见,全世界每年因腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产量的1/4以上,我国因腐蚀造成的经济损失达200亿以上。因此金属腐蚀防护研究具有很高的现实意义。 由于绝大部分的金属腐蚀都是电化学腐蚀,因此,电化学方法在金属防护上有极大的应用。 常用的防腐蚀方法有调节PH、阴极保护、阳极保护、金属钝化、金属镀层。 金属的电化学腐蚀:若金属与非电解介质直接反应而腐蚀称为化学腐蚀。 1:金属与电解质溶液(潮湿空气,溶解有杂质或污染物的水,海水)接触。 2:金属/电解质溶液界面可发生阳极氧化溶解过程。 3:若存在相应的阴极还原反应,就构成了自发的原电池,持续放电而腐蚀。 金属之所以受到腐蚀,是由于在金属表面的区域之间存在着电极电势差,即存在着电化学不均匀而造成的,各种不均匀性加速腐蚀,称为局部腐蚀。 金属腐蚀的防护: 1:金属的化学钝化(强氧化剂作用,在表面形成一层致密的氧化物膜)。 2:选配设计合金,改善钝化性能。 3:阴极保护(牺牲阳极,与直流电源的负极相连使成为阴极)。 4:阳极保护(与直流电源的正极相连,使处于f -pH图的钝化区,阳极钝化)。 5:镀层(耐腐蚀金属,油漆,搪瓷,塑料,橡胶等)。 6:缓蚀剂 a:在介质中添加,无机盐类,氧化剂,有机物,减慢反应速度,加大极化。 b:生成胶体粒子,生成难溶性沉淀,发生钝化,有机分子吸附,从而覆盖电极表面,妨碍反应进行,阻止或减缓金属腐蚀。 二、化学电源 1:干电池 酸性锌锰干电池:负极为锌筒,正极为MnO2和活性炭混合物,电解质溶液为NH4Cl和ZnCl2水溶液,加淀粉糊凝固,电极反应为Zn氧化和MnO2还原。 碱性锌锰干电池:负极为汞齐化的锌粉,正极为MnO2粉和炭粉混合物装在一个钢壳内,电解质溶液为KOH水溶液。 2:蓄电池 锂电池:质量轻,Li/Li+标准电极电势最负,导电性和机械性能都很好。 以金属锂或锂合金作为负极,无机物或有机材料做正极如锂|二硫化钼,锂|钒氧化物,锂|二氧化锰,有机聚合物或导电高分子作正极。 3:燃料电池:是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。 a:燃料电池中的燃料和氧化剂都是由外部供给,理论上电池的电极不消耗。 b:只要连续供给燃料和氧化剂,电池就可以连续对外放电。 c:燃料电池所发生的电化学反应实质上就是燃料的燃烧反应。

电化学与生活

电化学与生活 (哈尔滨工业大学能源学院) 摘要:电化学作为化学学科中对社会影响极为广泛的一部分是一个极为重要的学科。本文主要简单介绍了电化学对人们日常生产生活方面的影响和电化学的相关原理,并对原电池和电解池等电化学典型案例进行结构分析和原理介绍。同时将电化学在生活中的具体问题进行了分析,并找出了电化学与人类社会发展之间密不可分的联系。 关键词:电化学,电解池,原电池,氧化还原反应,金属腐蚀,电子转移 一、引言 化学是一门以实验为主的学科,但同时也是用途十分广泛的一门学科,它说涵盖的内容涉及到了人类发展的各个方面,从社会到生活,从学习到工作,从学校到工厂,化学的影子无处不在。化学学科的具体分类分为无机化学,有机化学,物理化学,分析化学,高分子化学,核化学和生物化学等。而本文将要讨论的电化学就是隶属于物理化学科目下的具体学科。 电化学是研究电和化学反应相互关系的科学。电和化学反应相互作用可通过电池来完成,也可利用高压静电放电来实现(如氧通过无声放电管转变为臭氧),二者统称电化学,后者为电化学的一个分支,称放电化学。电化学是研究两类导体形成的带电界面现象及其上所发生的变化的科学。如今已形成了合成电化学、量子电化学、半导体电化学、有机导体电化学、光谱电化学、生物电化学等多个分支。电化学在化工、冶金、机械、电子、航空、航天、轻工、仪表、医学、材料、能源、金属腐蚀与防护、环境科学等科技领域获得了广泛的应用。当前世界上十分关注的研究课题, 如能源、材料、环境保护、生命科学等等都与电化学以各种各样的方式关联在一起。 二、电化学的相关原理 电化学基本原理就是我们在高中时再熟悉不过的氧化还原反应,通过两种物质或在经过中间物质的电子转移来实现电解或发电等相应的化学反应。电化学反应主要包括电解池反应和原电池反应。 1.原电池反应 原电池是主要是利用两个电极之间金属活动性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流。多数原电池的反应是不可逆的,即是只能将化学能转换为电能,而不能像蓄电池那样将电能与化学能相互转化。其中在负极发生氧化反应,即失去电子的反应;正极发生还原反应,即得到相应电子的反应。 原电池的发明历史可追溯到18世纪末期,当时意大利生物学家伽伐尼正在进行著名的青蛙实验,当用金属手术刀接触蛙腿时,发现蛙腿会抽搐。大名鼎鼎的伏打认为这是金属与蛙腿组织液(电解质溶液)之间产生的电流刺激造成的。1800年,伏打据此设计出了现在 被称为伏打电堆的装置,锌为负极,银为正极,用盐水作电解质溶液。1836年,丹尼尔发 明了世界上第一个实用电池,并用于早期铁路信号灯。 原电池主要由三部分组成,分别是两个半电池,盐桥和导线。其中两个半电池上的一般是两种金属活动性相差较大的金属,而铅蓄电池和燃料电池等原电池的两极则是由化合物或燃料气体组成的,它们也是通过相应的化学反应来确保电子的定向转移的。构成原电池时,将这两种金属极板浸泡在相应的电解质溶液中,在电解质外两种金属极板通过导线相连接,以此来保证电子在原电池中的通常运行。 以我们在学校中最常见到的铜锌原电池为例,它就是以锌电极作为负极,铜电极作为阳极。将两块电极分别放在装有硫酸锌溶液和硫酸铜溶液两个烧杯中,由于锌的活动性远强于铜,所以锌极就是该原电池的负极,铜极就是原电池的正极,在在两个烧杯之间用装有氯化钾的盐桥来进行电子转移时的平衡。

浅谈电化学在环境工程中的应用

浅谈电化学在环境工程中的应用 摘要: 概述了电化学在环境保护中的优越性,综述了电化学处理环境污染物的基本方法及原理, 简单介绍了电化学技术在环境工程特别是在处理环境污染物中的应用 ,展望了电化学在环境治理领域的应用前景和发展方向。 关键词:电化学环境工程环境污染物 正文: 电化学是物理化学中的一个重要组成部分。电化学主要是研究电能与化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。它是一门重要的边缘学科,应用范围很广。随着全球环境状况的日益严峻,环境保护及污染物处理问题引起了全世界人们的高度重视。电化学技术由于其自身的优点和特性, 近年来在环境工程中也得到了广泛的应用。 1 电化学在环境保护方面的优越性体现在以下几点:1)在电化学过程中使用高效、清洁的电子作为强氧化还原试剂,是一种基本上对环境无污染的绿色技术,环境兼容性高。2)由于电化学过程使用电场能为反应动力, 所以能量利用率高。 3)电化学利用电流和电压的变化就能对物质进行氧化或还原,易测定和自动控制。4)多功能性电化学过程具有直接或间接氧化与还原、相分离、浓缩与稀释、生物杀伤等功能。同时,与生化法相比,电化学方法一般不受反应物生物毒性的影响,可以作为高毒性、高腐蚀性有机物的有效处理方法,也可以作为生化方法的预处理。5)电化学技术仪器设备简单,易自动化,便于携带,灵敏度和准确度高,选择性好。 2 电化学技术处理环境污染物常用的基本方法及原理 (1)电化学氧化 电化学氧化分为直接氧化和间接氧化两种,属于阳极过程。直接氧化是通过阳极氧化使污染物直接转化为无害物质;间接氧化则是通过阳极反应产生具有强氧化作用的中间物质或发生阳极反应之外的中间反应,使被处理污染物氧化,最终转化为无害物质。

电化学基础原理及应用

电化学基础原理及应用 电化学是研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学,它的应用十分广泛,在分析、合成等领域应用很广,由此形成的工业也很多,如电解、电镀、电冶金、电池制造等。因此本课题有利于学生了解电化学反应所遵循的规律,知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用。同时,通过设计一些有趣的实验和科学探究活动,可以激发和培养学生探索化学反应原理的兴趣,树立学习和研究化学的志向。 电化学是高考命题的热点之一。电化学中的电路、电量等与物理学联系紧密,既可以综合学科内知识,又可以与生产、生活、新科技、新技术等相联系,是不容忽视的知识点。预计在今后的高考中,对该部分内容的考查仍会保持目前东风热度。在题型上应以传统题型为主,其中原电池的工作原理、电解产物的判断与相关计算、电极反应式及电池反应方程式的书写、离子的转移方向、溶液pH的变化仍会是高考的热点。 本课题共包括原电池、化学电源、电解池、金属的电化学腐蚀与防护四部分内容。 计划课时安排: 原电池2课时 化学电源2课时 电解池2课时 金属的电化学腐蚀与防护2课时 电化学原理综合应用2课时

Zn 专题一 原电池 【课标要求】 体验化学能与电能相互转化的探究过程,认识原电池,掌握原电池的 工作原理。 【学习重点】 1.初步认识原电池概念、原理、组成及应用; 2. 了解原电池的工作原理,探究组成原电池的条件,会写电极反应 式和电池反应方程式 【学习难点】 通过对原电池实验的研究,从电子转移角度理解化学能向电能转化 的本质,以及这种转化的综合利用价值。 再现历史:1799年意大利物理学家——伏打 如右图所示,组成的原电池: 问题:①. 锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生? ②. 锌片和铜片连接在一起插入稀硫酸,现象又怎样? ③. 锌片的质量有无变化?溶液中C(H +)如何变化? ④. 锌片和铜片上变化的反应式怎样书写? ⑤. 电子流向如何? 〖思考与交流〗 当电解质溶液为CuSO 4溶液时: Zn 电极是____极,其 电极反应为____________ _,该反应是________反应;Cu 电极是____

最新电化学在生活中的应用

电化学在生活中的应用 电化学是研究电和化学相互关系的科学。它主要通过原电池和电解池来时现,原电池为化学能转化为电能的反应,电解池为电能转化为化学能转化为电能的反应。 电化学与我们的生活息息相关,小的方面看,我们的日常生命活动离不开电化学,航空航天各个领域都离不开电化学。下面将详细进行介绍: 原电池是由电极和电解质溶液构成的一个整体,它主要包含以下两种类型。 (类型一) (类型二) 它们两个在构成上的主要差别为是否有盐桥,在反应速度上类型一更加快速,在相同的时间内能够提供更多的电能。构成原电池需要以下条件:1.存在电子的转移2.构成闭合回路3.存在合适的电解质溶液。在原电池中存在电子的定向移动而形成的电流,点在在外电路中是由负极流向正极的,因此电流是从正极流向负极的,而在内电路中恰恰相反是由正极流向负极的。当我们在外电路上接入用电器时它就能对外供电了,但是每种原电池的电动势都是由其自身所决定的,其电动势为E=EΘ- RTlnJa/ZF。一般情况下原电池的电动势都比较小(例如,普通电池的电动势为1.5V)

不能直接用于生活生产,只有某些小型的耗电设备能利用,并且需要串联使用,因此开发较大电动势的原电池是我们需要努力的方向。 原电池的组成用图示表达,过于麻烦。为书写简便,原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。其写法习惯上遵循如下几点规定: 1. 一般把负极写在电池符号表示式的左边,正极写在电池符号表示式的右边。 2. 以化学式表示电池中各物质的组成,溶液要标上活度或浓度(mol/L),若为气体物质应注明其分压(Pa),还应标明当时的温度。如不写出,则温度为298.15K,气体分压为101.325kPa,溶液浓度为1mol/L。 3. 以符号“∣”表示不同物相之间的接界,用“‖”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“,”隔开。 4. 非金属或气体不导电,因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时,需外加惰性导体(如原电池铂或石墨等)做电极导体。其中,惰性导体不参与电极反应,只起导电(输送或接送电子)的作用,故称为“惰性”电极。 按上述规定,Cu-Zn原电池可用如下电池符号表示: (-)Zn(s)∣Zn2+ (C)‖Cu2+ (C)∣ Cu(s) (+)① 从反应的机理来看构成原电池需要有电子的转移,由此来看需要为氧化还原反应,但是实际上并不是所有的原电池都是由氧化还原反应构成的,还存在一种浓差电池。 浓差电池是由于电池中存在浓度差而产生的,并且浓差电池也可分为两种:1.电解质浓度不同而形成的浓差电池2.电极不同而形成的浓差电池。标准的浓差电池的电动势为E=0. 另外浓差电池也可分为单液浓差电池和双液浓差电池两大类,其区别方法为:组成电池的两个电极液种类或活度相同,而两个电极的活度或逸度不同(如汞齐电极、气体电极)而组成的电池,称为单液浓差电池;电极相同,电极反应相同,只是电极液的浓度(或活度)不同,称为双液浓差电池。 另外腐蚀可分为两种:析氢腐蚀和吸氧腐蚀。其中析氢腐蚀时会释放出氢气,而吸氧腐蚀会吸收如部分氧气。从危害来讲析氢腐蚀的危害更加严重,它是原电池的一种反应,反应速度较快,对设备的危害最大,尤其是在酸雨频发的地区,另外对于炼油厂以及化工厂的危害也尤其巨大。 根据原电池的原理人们设计了很多很实用的设备,例如手机电池在放电时就是一个原电池,并且它可以进行充电,只不过在其充电时是一个电解池。另外原电池的

现代电化学研究方法

第二篇 Techniques Used for The Study of Structure and Dynamics of Elecrode/Solution Interface In Situ methods: 1. Transmission Through Optically Transparent Electrodes; 2. Ultraviolet-Visible Reflectance Spectroscopy; Ellipsometry as a spectroscopic tool; 3. Infrared Vibrational Reflectance Spectroscopy; 4. Raman Vibrational Spectroscopy; 5. Photoelectrochemistry or Photocurrent Spectroscopy; Acoustoelectrochemical methods (Photoacoustic Spectroscopy; 6. Ultrasonic Vibration Potentials); 7. Electron Spin Resonance (ESR); 8. M?ssbauer Spectroscopy; 9. Scanning Probe Microscope (SPM) e.g. Scanning Tunneling Spectroscope (STM), Atomic Force Microscope (AFM); 10. EXAFS, X-ray diffraction (X-ray Spectroscopy); 11. Nonlinear Optical Techniques (SHG, SFG, SEHRS); 12. Neutron Diffraction 13. EQCM;

电化学工作站厂家及介绍

电化学工作站厂家及介绍 RST电化学工作站(RST Electrochemical Workstation)集成了线扫伏安、脉冲伏安、阶跃、溶出、脉冲电镀、交流阻抗谱、限压反馈循环充放电、零阻电流检测等电化学控制与测量技术。软件运行于WindowsXP、Windows7等主流操作系统,中文界面,具有快捷的菜单和强大的图形操作功能,融合了自动测峰、阻抗谱拟合、塔菲尔拟合、超级电容拟合、标准加入法、标准曲线法等专业技术。广泛应用于电化学教学、电化学分析、电化学合成、痕量元素检测、电镀工艺开发、电池材料研究、环境保护监测、纳米材料研制、电解、冶金、制药、生物电化学传感器、电化学腐蚀研究测量、超级电容器特性测试分析、电池化成及特性测试分析等。 RST5000系列电化学工作站槽压±15V,电位扫描范围±12.8V,最大输出电流: RST5000系列±500mA-2000mA,电流分辨率1pA。 RST电化学工作站可以和大型脉冲电镀电源配合使用,检测镀液和电镀情况,该仪器硬件稳定,在电路板上的直接信号综合电路允许强大的电压和电流信号过滤系统能保证在嘈杂的环境中得到稳定安 静的测试环境。优异的稳定性保证即使电脑运行其他程序时也可正常工作。RST5200电化学工作站有60多种电化学方法。并能控制电流溶出、电位溶出和电极表面的更新,是一种科学研究级的电化学分析仪器,它可以运用在便携式计算机和台式计算机上。 RST5202电化学工作站是一台专业性很强的电化学测试系统仪器,可用于较大电流和较高槽压的电化学测量和应用,例如电池、腐

蚀、电解、电镀和电分析等。仪器由数字信号发生器、双通道数据采集系统和恒电位仪/恒电流仪组成。仪器输出最大电流±2.0A,槽压15V,电流测量下限1pA。可计算极化电阻Rp值,Tafel斜率ba,bc 值,腐蚀电流密度icorr,腐蚀速率,可用于缓蚀剂机理分析及效率评价等,RST5202还可测量电化学阻抗谱和噪声电阻Rn,并可将图形以矢量方式拷贝到Word文档中。电化学测试单元采用USB或串行口与计算机通讯,设备安装简单,即插即用。

(完整word版)电化学在实际中的应用

电化学在实际中的应用 王斌 0809401046 摘要:本文介绍了电化学在物理化学中的地位,在实际中的应用。 关键词:电化学氰化金钾 物理化学是大学里很重要的一门课,对于想考化学方向研究生的人来说,物理化学尤为重要。它的研究对象涵盖范围广阔,是一门基础课程,几乎每个学校化学方向的考研都要考物理化学,学好物理化学这门课是考研的必要条件。电化学是物理化学的一个重要组成部分,它不仅与无机化学、有机化学、分析化学和化学工程等学科相关,还渗透到环境科学、能源科学、生物学和金属工业等领域。在物理化学的众多分支中,电化学是唯一以大工业为基础的学科。 它的应用分为以下几个方面:1 电解工业,其中的氯碱工业是仅次于合成氨和硫酸的无机物基础工业、耐纶66的中间单体己二腈是通过电解合成的;铝、钠等轻金属的冶炼,铜、锌等的精炼也都用的是电解法;2 机械工业要用电镀、电抛光、电泳涂漆等来完成部件的表面精整;3 环境保护可用电渗析的方法除去氰离子、铬离子等污染物;4化学电源;5金属的防腐蚀问题,大部分金属腐蚀是电化学腐蚀问题;6许多生命现象如肌肉运动、神经的信息传递都涉及到电化学机理;7应用电化学原理发展起来的各种电化学分析法已成为实验室和工业监控的不可缺少的手段。我想谈谈电化学合成方面的应用,同时也借此加深对电化学的理解。 何谓电化学?电化学就是主要研究电能和化学能之间互相转化以及转化过程中相关规律的科学。我们物理化学书上涉及到的电化学知识,有三个方面,分别是:电解质溶液;可逆电池的电动势及其应用;电解与极化作用。这三个方面总结起来看,就是介绍的电解池与原电池的各个部分。电解质溶液研究的是这两个池的导电介质,可逆电池的电动势及其应用研究的是电池的电动势,电解与极化作用谈论的是电极极化作用和电解池的电解。可见电池是贯穿电化学始终的关键概念。 电化学的应用实际就是利用电化学反应进行电化学合成。如何使本来不能自发进行的反应能够进行下去呢?较便捷的方法就是给反应体系通电,这就是电化学反应。利用电化学反应进行合成的方法即为电化学合成法。电化学合成本质上是电解。要想将电能输入反应体系,使不能自发进行的反应能够进行,就必须利用电化学的反应器—电解池或者简称电池。

2015电化学测量习题集

下载可编辑 .专业.整理. 2015《电化学测量》习题集 第一章 知识点 1.稳态极化测量系统主要由那几部分组成? 略 2.线性极化法的基本公式 (也叫Stern 公式) ()P A K A K corr R b b b b i 13.2?+= 3.利用塔菲尔关系测定电极过程动力学参数的前提条件是强极化区和浓差极化可忽略。 4.极化阻力方程式中,极化阻力()corr P E dI dE R ?=/。 现性极化方程式中,极化阻力I E R P ??=/或corr c a c a i b b b b 1)(33.2?+。 5.极化阻力P R 的测量方式: 所有测定反应电阻r R 的方法都可用来测定p R 。稳态法和暂态法,控制电流法和控制电位法。 6.从波形上可分为直流法、阶跃法、方波法、线性扫描法和交流阻抗法。7.腐蚀金属电极的动力学方程: ]303.2exp 303.2[exp c a corr b E b E I I ?--?= 的适应条件是活化极化控制和强极化区或n /100≥η。 8.鲁金毛细管的作用是消除溶液的欧姆电位降,其管口直径通常为0.25~1毫米,要求毛细管管口距电极表面的距离是两倍的直径。 9.一般情况下,电化学测量中,要求恒电位仪对电位的控制精度为毫伏级,频响时间为微妙级,零点漂移为正负0.2毫伏。 10.盐桥的作用是减小液界电位和减少溶液的相互污染(导通回路),在中性水溶液中最常用的盐桥介质是饱和氯化钾溶液与琼脂。 11.恒电位仪的性能要求参比电极的输入阻抗大于109,以便使通过参比电极的电流趋近于零。

下载可编辑 .专业.整理. 12.写出下列有机溶剂的英文简称:甲醇MeOH ,乙腈AN ,碳酸丙烯酯PC 。 13.下列有机溶剂的英文简称:DMSO (二甲亚砜),DMF (N ,N 二甲基甲酰胺),NMP (N 甲基吡咯烷酮)。 14.物质传输的类型有:对流,扩散和电迁移。 15.去除溶液中溶解氧的方法是通氮气、或氩气;真空减压。 16.极化曲线在自腐蚀电位附近真正呈直线的条件是: 0/22=dE I d 。 17.扩散和对流的定量处理方式滴汞电极, 旋转圆盘电极, 循环伏安法。 18.处理电化学平衡体系的一个最基本、最重要的方程式: Nernst 方程 或 R c C C nF RT E E log 203030+= 19. )])1(exp()exp([0ηαηαRT nF RT nF i i -+--= 无浓差极化 20.纯水的电导率5.49×10-8S.cm -1 21.三电极是指:工作电极,辅助电极或对电极,参比电极。 22.仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上,被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。辅助电极与工作电极连成通路,且发生的反应与工作电极相反,反应的电流通过工作电极和对电极。 23.参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。 24.交换电流密度(0 i )表示在过电位为0的理论电位下的反应速度。 25.氢过电位小的Pt 和Pd 上氢气容易产生。 26.氢过电位大的Pb 和Hg 上氢气不容易产生。 27.利用极化曲线测量系统确定材料的腐蚀速度时,可将极化曲线分为强极化,弱极化,线性极化三段。 28.电位窗口的大小主要由溶剂的分解电位以及所添加的支持电解质的分解电位等决定。 29.Hg 电极因为氢过电位非常大,电位窗口几乎移向阴极一侧,由于在阳极一侧Hg 容易发生溶解,因此与pH 值无关,电位窗口的上限在0.1V(vS.SCE)左右。 30.写出溶剂(C 2H 5)4NClO 4的英文缩写TEAP 。 31.写出溶剂(n-Bu)4NClO 4的英文缩写TBAP 。

电化学分析法在药物分析中的应用

电化学分析法在药物分析中的应用 电化学分析法electrochemical analysis 是基于溶液电化学性质的化学分析方法,是由德国电化学分析法化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域的,仪器分析法始于1922年捷克化学家J.海洛夫斯基建立极谱法。电化学分析法的基础是在电化学池中所发生的电化学反应。电化学池由电解质溶液和浸入其中的两个电极组成,两电极用外电路接通。在两个电极上发生氧化还原反应,电子通过连接两电极的外电路从一个电极流到另一个电极。根据溶液的电化学性质(如电极电位、电流、电导、电量等)与被测物质的化学或物理性质(如电解质溶液的化学组成、浓度、氧化态与还原态的比率等)之间的关系,将被测定物质的浓度转化为一种电学参量加以测量。根据国际纯粹化学与应用化学联合会倡议,电化学分析法分为三大类:①既不涉及双电层,也不涉及电极反应,包括电导分析法、高频滴定法等②涉及双电层,但不涉及电极反应,例如通过测量表面张力或非法拉第阻抗而测定浓度的分析方法。③涉及电极反应,又分为两类:一类是电解电流为0,如电位滴定;另一类是电解电流不等于0,包括计时电位法、计时电流法、阳极溶出法、交流极谱法、单扫描极谱法、方波极谱法、示波极谱法、库仑分析法等。 毛细管电泳在药物分析中的应用 1前言 毛细管电泳(CE)的历史可以归溯到1967年Hejerten发表的博士论文,现在人们普遍将CE定义为在内径100 μm以内的毛细管中进行的电泳分析,它的出发点应归功于1979年Mikkers等人在内径0.2 mm的聚四氟乙烯管中进行的研究。1981年Jorgenson和Lukacs发表的研究论文对CE的发展作出了决定性的贡献,他们用内径75 μm的毛细管对荧光标识氨基酸化合物进行CE测定,获得理论塔板数高达40万的高分离性能,并且深入地阐明了CE 的一些基本性能和分离的理论依据。1984年Terabe[1]等人提出了胶束动电毛细管色谱法(MEKC),使许多电中性化合物的分离成为可能,大大拓宽了CE的应用范围。到80年代后期,CE的研究成为分析化学领域的热门课题,至今已有各种英文专著10多部,这里列举3部与药物分析有密切关系的专著[2~4],从80年代末开始每年都有多次国际性CE学术会议,表1列出比较有代表性的国际性HPCE会议召开地点和专辑情况,可以看出到目前为止CE研究的中心仍然还在美国。通过STN(the Scientific & Technical Information Network)对美国化学文摘的检索结果表明,90年代以来,CE的论文数几乎成直线上升,应用范围迅速扩大,大有取代目前广泛应用的高效液相色谱(HPLC)之势。鉴于文章篇幅的限制,并考虑到药物分析涉及的范围广、品种多的特点,本文从应用出发,着重叙述一些普通低分子有机合成药的CE分析情况。有关更为详细的综述可以参考最近的报道[5]和J Chromatogr A 的特集[2]。 2CE与药物分析 药物分析大致可分为二大部分:一是原药的定量,原药中不纯物的测定、药剂的分析以及对它们的稳定性的评价等以药品质量管理为目的的测试方法。这些方法要求有良好的选择

电化学原理及其应用(习题及答案)

电化学原理及其应用 (习题及答案) https://www.sodocs.net/doc/2d2194562.html,work Information Technology Company.2020YEAR

第六章电化学原理及其应用 一、选择题 1.下列电极反应中,溶液中的pH值升高,其氧化态的氧化性减小的是( C ) A. Br2+2e = 2Br- B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2.已知H2O2在酸性介质中的电势图为 O2 0.67V H2O2 1.77V H2O,在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O,说明H2O2的歧化反应(C) A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生D.与反应方程式的书写有关 3.与下列原电池电动势无关的因素是 Zn | Zn2+‖H+,H2 | Pt (B) A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4.298K时,已知Eθ(Fe3+/Fe)=0.771V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.150V,则反应 2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为(D)kJ/mol。 A. -268.7 B. -177.8 C. -119.9 D. 119.9 5.判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存(D) A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V,Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ,Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ,Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6.已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+

电化学方法及应用

电化学方法的应用 电化学方法作为一种特殊的化学过程,在环境保护,尤其在"三废"的处理过程中显示了其独特的优越性。电化学方法具有适用性广:能量效率高:容易自动化操作:对环境友好:成本比较低等许多优点。 一、采用电解法处理硫化氢气体 硫化氢既是环境污染物, 又是重要的硫资源。采用电解的方法处理硫化氢水溶液, 从而在阳极产生硫磺和阴极产生氢气的研究, 符合环境保护与资源回收利用之目的,具有重要的理论与实际应用价值。 硫化氢气体能有效地被碱性溶液吸收,电解该溶液可得高纯氢气和晶态硫,电解所需理论电压低,约0.2V, 远低于电解水的电压。通过调整电池操作条件,把氢气在一定压力下储存起来,再将部分氢气用于H2/O2燃料电池作为电解时的电能。 二、含无机盐废水的电化学处理 采用电沉积法回收溶解性金属离子。电沉积是利用电解液中不同金属组分的电位差,将自由态或是结合态的金属在阴极析出的过程。 适宜的电位是电沉积反应能否发生的关键,无论金属处于哪种状态,均可根据溶液中实际离子活度的大小,由能斯特方程确定电位的高低。此外在复杂系统中,pH值对金属离子的沉积也起着很重要的作用。 电沉积反应实际发生的速度不仅与系统的热力学性质有关,更重要的是与动力学特性相关。具有正电位的氧化还原系统会将氢原子氧化为质子,并在不断强化的氧化条件下提高正电位,反之亦然。负电位增加时,还原剂,即电子供体,会将质子还原成氢原子。电化学序列中的电位排序决定了有关物质的氧化还原能力,即金属的析出能力和顺序。 三、电化学法在修复污染土壤中的应用 污染土壤的常规处理技术中,采用溶剂淋洗技术能有效去除土壤中可溶性的有机或无机污染物,但对非水溶性的污染物以及密实型土壤,其应用非常困难。另外,土壤淋洗过程中所使用的大量化学试剂对环境的影响也非常严重。热脱附和蒸汽萃取方法主要是针对具有挥发性的有机污染物以及金属汞污染的土壤。

浅谈应用电化学与生活中的化学

应用电化学在生活中的应用电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。电化学技术成果与人类的生活和生产实际密切相关,如化学电池、腐蚀保护、表面精饰、金属精炼、电化学传感器等等,同时也应用于电解合成、环境治理、人造器官、生物电池、心脑电图、信息传递等方面。它的发展推动了世界科学的进步,促进了社会经济的发展,对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题已经作出并正在作出巨大的贡献。应用电化学在生活中的应用有几个方面: 首先是金属的腐蚀防护。金属腐蚀在生活中十分常见,全世界每年因腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产量的1/4以上,我国因腐蚀造成的经济损失达200亿以上。因此金属腐蚀防护研究具有很高的现实意义。由于绝大部分的金属腐蚀都是电化学腐蚀,因此,电化学方法在金属防护上有极大的应用。 金属的电化学腐蚀是指金属与非电解介质直接反应而造成的腐蚀。 能造成金属电化学腐蚀的原因有:金属与电解质溶液(潮湿空气,溶解有杂质或污染物的水,海水)接触;金属/电解质溶液界面可发生阳极氧化溶解过程;若存在相应的阴极还原反应,就构成了自发的原电池,持续放电而腐蚀。总之,金属之所以受到腐蚀,是由于在金属表面的区域之间存在着电极电势差,即存在着电化学不均匀而造成的,各种不均匀性加速腐蚀,又称为局部腐蚀。 常见的金属腐蚀的防护有:金属的化学钝化(强氧化剂作用,在表面形成一层致密的氧化物膜);选配设计合金,改善钝化性能;阴极保护(牺牲阳极,与直流电源的负极相连使成为阴极);阳极保护(与直流电源的正极相连,使处于f -pH 图的钝化区,阳极钝化);镀层(耐腐蚀金属,油漆,搪瓷,塑料,橡胶等);缓蚀剂。例如在介质中添加,无机盐类,氧化剂,有机物,减慢反应速度,加大极化,或者生成胶体粒子,生成难溶性沉淀,发生钝化,有机分子吸附,从而覆盖电极表面,妨碍反应进行,阻止或减缓金属腐蚀。 其次,是有机物的电解合成。医药品、农药、香料等精细化学品,采用电解合成,相对于传统的有机合成和发酵合成,有许多优势。有机电合成方法可以在温和的条件下,制取许多精细化学品。用电子代替高污染的氧化剂与还原剂,是一种对环境友好的洁净合成。且反应电流电压可调,反应易控制。它的优点主要有:可以免于使用有毒或危险的试剂,而且电子是最清洁的反应剂,在反应体系中除了原料和生成物外,通常不再含其他反应试剂,因此所得到的产物容易分离和提纯,产品纯度高,环境污染小;可以通过改变电极电势制备不同的有机产品,具有高度的选择性,副反应少;对于使用化学方法难以合成,或者热力学上非自发的反应也可以进行;电合成反应一般在常温常压下就可进行,与化学法相比,无需加热和加压设备;有些电化学反应体系,电反而可能成为化学品生产的副产物,从而减低电能的消耗;反应的装置具有通用性,同一电解合成槽可用于多种合成反应;可以通过调节超电势控制反应速率,甚至可以随时终止或启动反应;电能直接转换化学能效率高。 电解合成由于其易于控制、对环境污染小、可在常温常压下进行等优势,具有良好的应用前景。但由于有消耗大量电能、占用厂房面积大、电极制造困难、电极易受污染易被腐蚀等缺点,限制了其应用前景。现阶段,国内外电解合成精细化学品的研究极为活跃,研究成果众多。 此外,在其他应用和研发中也涉及到了电化学。例如:电解和电镀;金属电化学加工;金属的提炼,电溶解与电沉积,成型和表面性能加工,微建造;电极的

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