第二个实验阳极极化曲线测量.doc

徐 州 工 程 学 院 教 案 20 12 —20 13 学年 第 一 学期 第 八 周 星期 四 授课名称（含教材章节）： 阳极极化曲线的测量 教学目的和要求： 掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法；测定镍电极在电解液中有无Cl-存在条件下的阳极极化曲线；通过实验巩固对电极钝化与活化过程的理解。 教学重点： 线性电位扫描法测试阳极极化曲线 教学难点： 对测试的曲线进行解释、分析和应用 教学过程设计：复习 0 分钟，授新课 120 分钟，安排讨论 30 分钟，其他 30 分钟 授课类型（请打√）：理论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 教 学 内 容 （ 要 点 ） 讲述实验目的和实验原理 讲述实验步骤 溶液配制 电化学工作站调试 测试阳极极化曲线 结果分析与讨论 数据保存、记录，以及用orgin绘图。 徐 州 工 程 学 院 教 案 纸 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、测定镍电极在电解液中有无Cl-存在条件下的阳极极化曲线； 3、通过实验巩固对电极钝化与活化过程的理解。 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，如下式所示：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， 金属阳极极化曲线 曲线表明，电势从A点开始上升（即电势向正方向移动），电流也随之增大；电势超过B点以后，电流迅速减至很小，这是因为在电极表面上生成了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。到达C点以后，电势再继续上升，电流仍保持在一个基本不变的，很小的数值上。电势升至D点后，电流又随电势的上升而增大。 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从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。 对应于b点的电流密度成为致钝电流密度；对应于c～d段的电流密度称为维钝电流密度。如果对金属通以致钝电流（致钝电流密度与表面积的乘积）使表面生成一层钝化膜（电势进入钝化区），再用维钝电流(维钝电流密度与表面积的乘积）保持其表面的钝化膜不消失，金属的腐蚀速度将大大降低，这就是阳极保护的基本原理。 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； 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 溶液的组成 溶液中存在的氢离子、卤素离子以及某些具有氧化性的阴离子，对金属的钝化行为有显著地影响，在酸性和中性溶液中随着氢离子浓度的降低，临界钝化电流密度减小，临界钝化电位也向负移。卤素离子、尤其是氯离子妨碍金属的钝化过程，并能破坏金属的钝态，使溶解速率大大增加，某些具有氧化性的阴离子则可以促进金属的钝化。 金属的组成和结构 各种金属的钝化能力不同。对于铁族金属而言，钝化能力的顺序为Cr Ni Fe。在金属中加入其它组分可以改变金属的钝化行为，如在铁中加入镍和铬可以大大提高铁的倾向及钝态的稳定性。 外界条件 温度、搅拌对钝化