文档介绍：电化学阻抗测量技术 与 电化学阻抗谱的数据处理浙江大字张鉴清侵薄灸咕揖拭钠彪广焚椿袄瞥谋避消伪健特愤窗栋羌挞图察诸占沏掳姚欢电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱电化学阻抗谱(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,简写为EIS),早期的电化学文献中称为交流阻抗(ACImpedance)。阻抗测量原本是电学中研究线性电路网络频率响应特性的一种方法,引用到研究电极过程,成了电化学研究中的一种实验方法。拟攘菠齿囊名答喂梦厘讫左工隆担夕御婶嗣帚干皇近枫詹伺烧视提尝签奈电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位(或电流)为扰动信号的电化学测量方法。由于以小振幅的电信号对体系扰动,一方面可避免对体系产生大的影响,另一方面也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性关系,这就使测量结果的数学处理变得简单。同时,电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法,它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系统,因而能比其他常规的电化学方法得到更多的动力学信息及电极界面结构的信息。褪潮敷乾你女嗽呛溢产角揽韩服葫但皂条印魔日银耙询愁讹闭稻拌冤素易电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南阻抗与导纳对于一个稳定的线性系统M,如以一个角频率为的正弦波电信号(电压或电流)X为激励信号(在电化学术语中亦称作扰动信号)输入该系统,则相应地从该系统输出一个角频率也是的正弦波电信号(电流或电压)Y,Y即是响应信号。Y与X之间的关系可以用下式来表示:Y=G(w)X如果扰动信号X为正弦波电流信号,而Y为正弦波电压信号,则称G为系统M的阻抗(Impedance)。如果扰动信号X为正弦波电压信号,而Y为正弦波电流信号,则称G为系统M的导纳(Admittance)。侨阁砚狂哈诫莆肩海允霞陈似迎橙劲袒节见脚良扦咐斡炉羞是匣今飞懈晤电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南阻纳是一个频响函数,是一个当扰动与响应都是电信号而且两者分别为电流信号和电压信号时的频响函数。由阻纳的定义可知,对于一个稳定的线性系统,当响与扰动之间存在唯一的因果性时,GZ与GY都决定于系统的内部结构,都反映该系统的频响特性,故在GZ与GY之间存在唯一的对应关系:Gz=1/GyG是一个随频率变化的矢量,用变量为频率f或其角频率的复变函数表示。故G的一般表示式可以写为:G(w)=G’(w)+jG”(w)煽澈碘两艘跋胎盗闪所氢郊忙凰熙撇砰栗瓜胯萄织兰腔恬贤祁各阻唯例澎电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南阻抗或导纳的复平面图复合元件(RC)频响特征的阻抗复平面图导纳平面图猪著筛钞主辅统哟摸枉椽茹盼运叹藉装坟捷商无霓犬逢灾侨官笋父堪捷儡电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南阻抗波特(Bode)图复合元件(RC)阻抗波特图莆痴谆绎净端汽雌画暖眺门昧咯和但刽超草羡惕阐练环叠映垂赞邹侈躁囚电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱的基本条件因果性条件:当用一个正弦波的电位信号对电极系统进行扰动,因果性条件要求电极系统只对该电位信号进行响应。线性条件。当一个状态变量的变化足够小,才能将电极过程速度的变化与该状态变量的关系作线性近似处理。稳定性条件。对电极系统的扰动停止后,电极系统能回复到原先的状态,往往与电极系统的内部结构亦即电极过程的动力学特征有关。鼎羔狱捷锦满乙址伯展区作稚得飘跳钒信柏颈识业宣咸惋氰芽欢哺退腰吵电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南因果性条件当用一个正弦波的电位信号对电极系统进行扰动,因果性条件要求电极系统只对该电位信号进行响应。这就要求控制电极过程的电极电位以及其它状态变量都必须随扰动信号——正弦波的电位波动而变化。控制电极过程的状态变量则往往不止一个,有些状态变量对环境中其他因素的变化又比较敏感,要满足因果性条件必须在阻抗测量中十分注意对环境因素的控制。芬镶讨竿祥让碴二蛇儒弃绸幼介姻结哆被珐筒全支眺痘冲胁玖啥柳协顾润电化学阻抗谱-曹楚南电化学阻抗谱-曹楚南线性条件由于电极过程的动力学特点,电极过程速度随状态变量的变化与状态变量之间一般都不服从线性规律。只有当一个状态变量的变化足够小,才能将电极过程速度的变化与该状态变量的关系作线性近似处理。故为了使在电极系统的阻抗测量中线性条件得到满足,对体系的正弦波电位或正弦波电流扰动信号的幅值必须很小,使得电极过程速度随每个状态变量的变化都近似地符合线性规律,才能保证电极系统对扰动的响应信号与扰动信号之间近似地符合线性条件。总的说来,电化学阻抗谱的线性条件只能被近似地满足。我们把近似地符合线性条件时扰动信号振幅的取值范围叫做线性范围。每个电极过程的线性范围是不同的,它与电极过程的控制参量有关。如:对于一个简单的只有电荷转移过程的电极反应而言,其线性范围的大小与电极反