光電化學(xué)循環(huán)伏安測(cè)試

更新時(shí)間：2024-08-20

簡(jiǎn)要描述：

但是在光電化學(xué)循環(huán)伏安測(cè)試實(shí)際測(cè)試體系情況下，由于電解液存在一定的電阻 Ru，Ru 是參比電極到工作電極表面電雙層（double layer）一邊的溶液電阻。根據(jù)歐姆定律，這個(gè) Ru 就會(huì)產(chǎn)生一定壓降，壓降的大小為 Vir= I*Ru。這樣就造成工作電極上的實(shí)際電壓和相對(duì)參比電極而施加的電壓有所不同。如圖二所示。

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大多數(shù)情況下，我們認(rèn)為參比電極（RE）和工作電極（WE）之間施加的電壓就是在工作電極上施加的電壓。如圖一所示。

但是在光電化學(xué)循環(huán)伏安測(cè)試實(shí)際測(cè)試體系情況下，由于電解液存在一定的電阻Ru，Ru是參比電極到工作電極表面電雙層（doublelayer）一邊的溶液電阻。根據(jù)歐姆定律，這個(gè)Ru就會(huì)產(chǎn)生一定壓降，壓降的大小為Vir=I*Ru。這樣就造成工作電極上的實(shí)際電壓和相對(duì)參比電極而施加的電壓有所不同。如圖二所示。

在大多數(shù)情況下此電壓降是不予考慮的。但是當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用了低電導(dǎo)性的電解液，這個(gè)壓差比較大時(shí)，就需要考慮對(duì)此Vir降進(jìn)行補(bǔ)償。通常可以使用微電極，或者改變電解液的電導(dǎo)率來消除，也可以采用自動(dòng)實(shí)時(shí)壓降補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

補(bǔ)償電阻Ru的大小可以通過直流電流快速遮斷法或者采用EIS方法進(jìn)行測(cè)試。EIS要比直流電流快速折斷法更確定。電流快速折斷方法是早期沒有AC技術(shù)的時(shí)候出現(xiàn)的。自從有AC技術(shù)之后，EIS成為選擇的測(cè)試技術(shù)。使用EIS技術(shù)時(shí)，測(cè)試1K-100KHz頻率范圍內(nèi)的交流阻抗譜。在高頻區(qū)，相位為零時(shí)的阻值就是要補(bǔ)償?shù)碾娊庖弘娮鑂u，如圖三所示。

獲得補(bǔ)償?shù)淖柚抵?，可以使用正反饋的方法進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。通過不斷調(diào)節(jié)補(bǔ)償量（0%-100%）直到出現(xiàn)振蕩為止。例如Ru為100?，推薦補(bǔ)償值為70?到90?。如果是100?全值補(bǔ)償，有可能會(huì)出現(xiàn)自激震蕩現(xiàn)象。

下面使用Zahner的Zennium系列電化學(xué)工作站做一些實(shí)際測(cè)試。測(cè)試時(shí)使用圖四所示的模擬元件電路。

使用EIS測(cè)試技術(shù)，頻率范圍設(shè)定為1Hz-100KHz，得到的EIS譜圖后再進(jìn)行擬合。擬合結(jié)

果和實(shí)際電路*一樣（考慮元件誤差）。Ru=100?，Rp=1995?,電容為993.8nF.如圖五所示。

當(dāng)進(jìn)行CV和I/E測(cè)試時(shí)，若果需要，點(diǎn)擊溶液補(bǔ)償Ohnicdrop測(cè)試，軟件可以自動(dòng)采用上面描述的交流阻抗的測(cè)試方法快速獲得Ru的值（圖六），然后就可以進(jìn)行溶液阻抗補(bǔ)償?shù)难h(huán)伏安測(cè)試。測(cè)試過程中電化學(xué)工作站進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓補(bǔ)償。補(bǔ)償前后的CV曲線如圖七和圖八所示。自動(dòng)獲取溶液電阻Ru

圖七，紅色為未補(bǔ)償?shù)牡腃V曲線藍(lán)色為IR補(bǔ)償后的CV曲線通過計(jì)算，兩者之間的電阻差為100?左右。這個(gè)正是電解液阻值Ru。此時(shí)說明IR的實(shí)時(shí)補(bǔ)償效果有效。

圖八，改變不同的補(bǔ)償電阻值，就會(huì)得到不同的CV曲線。在掃描電壓一樣時(shí)，電流值會(huì)依次增加，用以補(bǔ)償設(shè)置的Ru。

綜合以上光電化學(xué)循環(huán)伏安測(cè)試測(cè)試結(jié)果，Zahner電化學(xué)工作站采用自動(dòng)EIS方法測(cè)試補(bǔ)償電阻之Ru，然后在CV或者I/E測(cè)試方法中進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)補(bǔ)償。在實(shí)際體系測(cè)試時(shí)，可能由于體系的性質(zhì)不同，補(bǔ)償電阻的大小需要調(diào)整來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償效果。