旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極(RRDE)收集系數(shù)的測(cè)定
由于加工過程中的不確定性以及電極拋光或溫度循環(huán)引起的尺寸變化,實(shí)際的 RRDE 尺寸會(huì)發(fā)生變化,因此需要使用性能良好的氧化還原體系來(lái)確定RRDE收集系數(shù),而不是依賴?yán)碚撝怠嗚F氰化物/鐵氰化物半反應(yīng)是一種簡(jiǎn)單、單電子、可逆的半反應(yīng),通常用作測(cè)量RRDE收集系數(shù)。
那如何測(cè)試RRDE的收集系數(shù)呢?通常的方法是將RRDE放置在小濃度 (10 mM)K3Fe(CN)6與1.0 M KNO3 溶液中,并且圓盤電極施加線性電勢(shì),圓環(huán)電極施加恒定電勢(shì),測(cè)試不同轉(zhuǎn)速下的環(huán)盤電流,通過公式1來(lái)計(jì)算收集系數(shù)。最初,環(huán)電極和圓盤電極都保持在足夠正的電位上,不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。然后,將圓盤電極的電位以緩慢掃速 (20 mV/sec) 掃向更負(fù)的電位時(shí),圓盤上鐵氰化物還原為亞鐵氰化物。由于RRDE在旋轉(zhuǎn),在圓盤上產(chǎn)生的一些(但不是全部)亞鐵氰化物會(huì)移動(dòng)到足夠靠近環(huán)形電極的地方,并被環(huán)形電極上的正(氧化)電位氧化成鐵氰化物,在環(huán)電極處形成陽(yáng)極電流。計(jì)算的環(huán)(陽(yáng)極)電流與圓盤(陰極)電流的比值即是RRDE的實(shí)際收集效率。隨著轉(zhuǎn)速的增加,圓盤和環(huán)電流都增加(見圖 1),因?yàn)殛?yáng)極和陰極電流都與轉(zhuǎn)速的平方根成正比,但經(jīng)收集系數(shù)是與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)的。
旋轉(zhuǎn)圓盤(環(huán)盤)電極廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代電分析化學(xué)及電極過程和均相化學(xué)反應(yīng)的研究,當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤電極自身旋轉(zhuǎn)時(shí),可以使溶液在電極表面進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)(即層流運(yùn)動(dòng)),并且電極表面擴(kuò)散層厚度隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。美國(guó)PINE旋轉(zhuǎn)圓盤圓環(huán)電極裝置(MSR)搭配WaveDriver200雙恒電位儀聯(lián)用組成電催化CP,可成為催化劑材料最快最有效的評(píng)估手段,同時(shí)也是ORR、HER、OER、HOR電催化實(shí)驗(yàn)的必備儀器。
理化(香港)有限公司(PHYCHEMI公司)是美國(guó)PINE電化學(xué)系列產(chǎn)品在大中華地區(qū)的總代理。理化有限公司(香港)是專業(yè)的理化實(shí)驗(yàn)室儀器代理商,擁有多年的科研儀器銷售和服務(wù)經(jīng)驗(yàn),廣泛服務(wù)于教育科研機(jī)構(gòu)、知名企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)。
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