单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铁极化曲线测定,第1页,第1页,实验目,掌握恒电位法测定电极极化曲线原理和试验技术。通过测定,Fe,在,H,2,SO,4,、,HCl,溶液中阴极极化、阳极极化曲线，求算,Fe,自腐蚀电位，自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。,理解,Cl,-,离子，缓蚀剂等原因对铁电极极化影响。,讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中应用。,第2页,第2页,I,corr,为,Fe,在,H,2,SO,4,溶液中自腐蚀电流,试验原理,图,1 Fe,极化曲线,第3页,第3页,金属电化学腐蚀是金属与介质接触时发生自溶解过程。比如,Fe Fe,2+,+2e (1),2H,+,+2e H,2,(2),试验原理,第4页,第4页,Fe,将不断被溶解，同时产生,H,2,。,Fe,电极和,H,2,电极及,H,2,SO,4,溶液构成了腐蚀原电池，,其腐蚀反应为：,Fe+2H,+,Fe,2+,+H,2,(3),这就是,Fe,在酸性溶液中腐蚀原因。,试验原理,第5页,第5页,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,更负电势，反应,1,被克制，反应,2,加速，电化学过程以,H,2,析出为主，这种效应称为“阴极保护,”,.,塔菲尔,(Tafel),半对数关系，即：,试验原理,第6页,第6页,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,E,corr,更正电势，则反应,2,被克制，反应,1,加速，电化学过程以,Fe,溶解为主,。符合,试验原理,第7页,第7页,图,2 Fe,钝化曲线,致钝电位,I,p,致钝电流,试验原理,第8页,第8页,abc,段是,Fe,正常溶解，生成,Fe,2+,，称为,活化区,。,cd,段称为,活化钝化过渡区。,试验原理,第9页,第9页,de,段电流称为维钝电流 此段电极处于比较稳定,钝化区,Fe,2+,离子与溶液中离子形成,FeSO,4,沉淀层，阻滞了阳极反应，由于,H,+,不易达到,FeSO,4,层内部，使,Fe,表面,pH,增大，,Fe,2,O,3,、,Fe,3,O,4,开始在,Fe,表面生成，形成了致密氧化膜，极大地阻滞了,Fe,溶解，因而出现钝化现象。,ef,段称为,过钝化区,试验原理,第10页,第10页,测量办法,图中,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构成原电池，可拟定研究电极电位。辅助电极与研究电极构成电解池，使研究电极处于极化状态。,图,3,恒电位法原理示意图,第11页,第11页,在实际测量中，常采用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时间改变，直到电流基本上达到某一稳定值。如此逐点地测量在各个电极电势下稳定电流密度值，以取得完整极化曲线。,测量办法,第12页,第12页,动态法：控制电极电势以较慢速度连续地改变（扫描），并测量相应电势下瞬时电流密度，并以瞬时电流密度值与相应电势作图就得到整个极化曲线。所采用扫描速度（即电势改变速度）需要依据研究体系性质选定。,测量办法,第13页,第13页,动态法：普通说来，电极表面建立稳态速度越慢，则扫描也应越慢，这样才干使测得极化曲线与采用静态法测得结果靠近。,测量办法,第14页,第14页,CHI660A,电化学工作站,1,台；电解池,1,个；,硫酸亚汞电极（参比电极）、,Fe,电极（研究电极）、,Pt,片电极（辅助电极）各,1,支。,0.1mol,L-1,、,1mol,L-1H2SO4,溶液；,1mol,L-1HCl,溶液；,乌洛托品（缓蚀剂）,仪器与药物,第15页,第15页,1.,电极处理：用金相砂纸将铁电极表面打磨平整光亮，用蒸馏水清洗后滤纸吸干。每次测量前都需要重复此环节，电极处理得好坏对测量结果影响很大。,2.,测量极化曲线：,（,1,）打开,CHI660A,工作站窗口。,试验环节,第16页,第16页,2.,测量极化曲线：,（,2,）将三电极分别插入电极夹三个小孔中，使电极进入电解质溶液中。将,CHI,工 作站绿色夹头夹,Fe,电极，红色夹头夹,Pt,片电极，白色夹头夹参比电极。,试验环节,第17页,第17页,2.,测量极化曲线：,（,3,）测定开路电位。点击,“,T,”,（,Technique,）选中对话框中,“,Open Circuit Potential-Time,”,试验技术，点击,“,OK,”,。点击,“,”,（,parameters,）选择参数，可用仪器默认值，点击,“,OK,”,。点击,“,”,开始试验，测得开路电位即为电极自腐蚀电势,Ecorr,。,试验环节,第18页,第18页,2.,测量极化曲线：,（,4,）开路电位稳定后，测电极极化曲线。点击,“,T,”,选中对话框中,“,Linear Sweep Voltammetry,”,试验技术，点击,“,OK,”,为使,Fe,电极阴极极化、阳极极化、钝化、过钝化所有表示出来。,试验环节,第19页,第19页,初始电位（,Init E,）设为,“,-1.0V,”,，终态电位（,Final E,）设为,“,2.0V,”,，扫描速率（,Scan Rate,）设为,“,0.01V/s,”,灵敏度（,sensivitivty,）设为,“,自动,”,，其它可用仪器默认值，极化曲线自动画出。,试验环节,第20页,第20页,3,按,1,、,2,环节分别测定,Fe,电极在,0.1 mol,L,-1,和,1mol,L,-1,H2SO4,溶液，,1.0 mol,L,-1,HCl,溶液及含,1%,乌洛托品,1.0 mol,L,-1,HCl,溶液中极化曲线。,4.,试验完毕，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭洁净。,试验环节,第21页,第21页,（1）分别求出Fe电极在不同浓度H2SO4溶液中自腐蚀电流密度、自腐蚀电位、钝化电流密度及钝化电位范围，分析H2SO4浓度对Fe钝化影响。,（2）分别计算Fe在HCl及含缓蚀剂HCl介质中自腐蚀电流密度及按下式换算成腐蚀速率（）。,数据处理,第22页,第22页,3600Mi/nF,其中：,腐蚀速度（,g,m,-2,h,-1,）；,i,钝化电流密度（,A,m,-2,）；,M,Fe,摩尔质量（,g,mol,-1,）；,F,法拉第常数（,C,mol,-1,）；,n,发生,1mol,电极反应得失电子物质量。,数据处理,第23页,第23页,测定前仔细理解仪器使用办法。,电极表面一定要处理平整、光亮、洁净，不能有点蚀孔。,注意事项,第24页,第24页,（1）平衡电极电位、自腐蚀电位有何不同。,（2）分析H2SO4浓度对Fe钝化在影响。比较盐酸溶液中加和不加乌洛托品，Fe电极上自腐蚀电流大小。Fe在盐酸中能否钝化，为何?,（3）测定钝化曲线为何不采取恒电流法?,（4）假如对某种体系进行阳极保护，首先必须明确哪些参数?,思考题,第25页,第25页,