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电化学与电分析化学实验
Ⅰ电化学
电解
实验一电解法制备普鲁士蓝膜修饰电极及电化学行为研究
一、实验目的
了解什么是修饰电极;掌握用电积法制备普鲁士蓝的修饰电极的方法。
二、实验原理
化学修饰电极(chemically modified electrode)是由导体或半导体制作的电极,在电极表面涂敷了单分子,多分子的,离子的或聚合物的化合物薄膜,改变了电极界面的性质,电极呈现的性质与电极材料本身任何表面上的性质不同,通过改变电极/电解液界面的微观结构而调制成某种特性。对玻碳电极进行电化学处理——电沉积法——使之表面形成普鲁士蓝薄膜。
三、仪器、试剂和材料
仪器 LK2005A型电化学工作站(天津兰力科化学电子有限公司),三电极系统(SCE为参比电极,铂丝为对电极,玻碳电极为工作电极);
试剂 ***化钾,1mol/L KCl, HCl, Fe2(SO4)3。
四、实验步骤
1、按下列表格配置溶液,并以水定容为10mL:
 
铁***化钾/mL
KCl/mL
Fe2(SO4)3/mL
H2O/mL
1

5


2

5
1

3

5
2

4

5
3

5

5
4

2、制备修饰电极:
a)- Al2O3粉的抛光布上进行抛光,洗去表面的污物;
b)以恒电位和循环电位在上述溶液中电解,在玻碳电极的表面上电沉积成普鲁士蓝修饰膜。
3、修饰电极的电化学行为的研究:
将电极放入KCl溶液的溶液中,在与上步同样的条件下用循环伏安法电解玻碳上的普鲁士蓝,并记录伏安图,对比各个溶液制得的伏安图,找出最好的峰形所对应的溶液。
五、实验讨论
作为化学修饰电极的基底材料主要是碳(包括石墨,热解石墨和玻碳)和贵金属及半导体。在采用任何方法之前,所用固体电极必须首先经过表面的清洁处理,目的是为了获得一种新鲜的,活性的和重现性好的电极表面状态,以利于后续的修饰步骤进行。
    普鲁士蓝的还原形式K2Fe (CN)6(Everrit盐,ES)和氧化形式FeFe (CN)6(Berlin绿) 由于在V(Fe2(SO4)3)= 4mL时制得的修饰电极的氧化还原峰最明显,故对其电化学进行严格的讨论:, ,普鲁士蓝还原为Everitt盐的i-E曲线为尖峰;-E曲线为尖峰。:2。
金属腐蚀与防腐
实验二铁的极化曲线的测定
一、实验目的
1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe在H2SO4、HCl溶液中的阴极极化、阳极极化曲线,求得Fe的自腐蚀电位,自腐蚀电流和钝化电势、钝化电流等参数。
2、了解Cl-离子,缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。
3、讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、实验原理
1、铁的极化曲线:
金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。例如
Fe →Fe2++2e (1)
2H++2e →H2 (2)
Fe将不断被溶解,同时产生H2。Fe电极和H2电极及H2SO4溶液构成了腐蚀原电池,其腐蚀反应为:
Fe+2H+ → Fe2++H2 (3)
这就是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。
当电极不与外电路接通时,其净电流为零。即Icorr=IFe=-IH≠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更负的电势,反应[1]被抑制,反应[2]加速,电化学过程以H2析出为主,这种效应称为“阴极保护”。塔菲尔(Tafel)半对数关系,即:
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Ecorr更正的电势,则反应[2]被抑制,反应[1]加速,电化学过程以Fe溶解为主。符合公式:
2、铁的钝化曲线:
abc段是Fe的正常溶解,生成Fe2+,称为活化区。cd段称为活化钝化过渡区。
de段的电流称为维钝电流,此段电极处于比较稳定的钝化区, Fe2+离子与溶液中的离子形成FeSO4沉淀层,阻滞了阳极反应,由于H+不易达到FeSO4层内部,使Fe表面的pH增大,Fe2O3、Fe3O4开始在Fe表面生成,形成了致密的氧化膜,极大地阻滞了Fe的溶解,因而出现钝化现象。ef段称为过钝化区。
图3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组成原电池,可确定研究电极的电位。辅助电极与研究电极组成电解池,使研究电极处于极