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用两电极通过测EIS来测电极电学模型是可行的吗？如果可行应该怎么做？已有1人参与
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问题背景： 我本科是学电子信息的，没有太多的化学基础，研究生导师希望我测一下Ag/AgCl参比电极的电学模型，但我没找到测参比电极的电学模型的文献资料。 通过查文献，我看到一般用EIS法测整个电解池电学模型，我想这样可以把参比电极的电学模型从整个电解池模型中剥离出来。但是又有一个问题，就是如果我要测的电极是Ag/AgCl参比电极，那我的工作电极和参比电极就一样了，我就想是否可以不用三电极系统来测，直接用两个一模一样的Ag/AgCl电极和电解液连接成通路，用两电极来测EIS。 问题： 我想问各位大神： ①两电极可以做测EIS奈奎斯特图的实验吗？我没有查到相关的实验资料。 ②为什么EIS实验中施加的交流信号要驮载在直流信号上，不能把电解池整个体系就看成电学体系，直接施加交流电压信号测电流，用电压比电流得出阻抗吗？（我丑陋的电化学基础） ③测EIS曲线需要什么溶液呢？我看到的都是铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液，但是不理解如果测电学模型也可以用吗？我用NaCl溶液来测可以吗？因为我认为我只需要两个电极能形成电学通路就可以，溶液的种类除了影响溶液的电阻还会有别的影响吗？ |
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tommy7749
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【答案】应助回帖
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Annes1: 金币+20, ★★★很有帮助 2024-03-17 13:18:01
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问得非常清楚，尝试回答一下： 一、电化学的基本知识，帮助你理解。电化学中的所谓电学模型（比如经典的双电层理论）就是从物理学中借鉴的，你本科的知识是理解电化学的优势。1.电化学与物理学电子电路的很重要的不同之一是：电化学中的电位是依靠参比电极测出的，可以理解为是绝对的（不同参比电极测出的电位数值是不同的，但可以转换成相同的“绝对值”，引号表示相对于氢电极），这种电位通常是电极在溶液中去测；电子电路中的“电位”（电路中某一点的电势，不是电子学专业，名词使用可能不当，你凑合理解吧）是相对的，数值取决于接地点，接地点不同，数值不同，这种电位通常不涉及溶液。这样理解上面说的绝对和相对吧。接地点的选择可以人为改变，改变后测的电位随之改变，电位的改变是人（选不同接地点）决定的。参比电极当然可以人为选择，但是不同的选择无法改变测得电位（的绝对值，以氢电极电位为0）2.所以，在电化学测试体系中，通常是三电极体系。工作电极（即你要进行测试的电极）、辅助电极（或者叫对电极，用于构成测试回路）和参比电极（用于确定你要测试电极的绝对电位）。这里需要注意，测试得到的电流是整个测试回路的电流，这个电流与流过辅助电极的电流是相同的（流过参比电极的电流被忽略。特殊情况下不能忽略的话，两个电流是不等的，这个你应该很容易理解）。测试得到的电位（一般不用“电压”这个名词）是工作电极与参比电极之间的电位差（即电压）。3.所谓两电极体系，就是把参比电极和辅助电极合并，即一个电极起到两个作用：构成电回路和测试工作电极的电位。显然，这就对辅助电极有了“电位稳定”的要求（否则测得的工作电极电位数值就是不准确的，实验结果当然就会有问题）。一般的电极当然不会像参比电极那么稳定，在有电流流过的时候本身电位是会改变的（这种改变在电化学中称为极化），如果实验要求不高，这种极化在实验允许的误差范围内，那就可以使用两电极体系。 二、回答你的问题。1.可以做，没问题。但是你首先要判断，如果使用两电极体系，这种误差是不是可以接受。但是我还是不建议你用两个参比电极这种两电极体系。因为参比电极的阻抗比较大。如果条件允许的话，你还是用三电极体系吧，还是用两个参比电极，再加一个辅助电极就行，比用两电极体系（尤其是对电极还是个参比电极）少烧很多脑。2.可以不使用直流信号。这时测试的是工作电极在开路电位情况下的电化学阻抗谱。如果叠加直流信号，测试的是工作电极在直流信号下的电化学阻抗谱。仅仅是测试目的不同而已。3.这又是一个基础问题。电化学测试的是工作电极表面发生的电化学反应。注意，是工作电极表面。在这个表面发生电化学反应可以分成两种情况：工作电极参与反应，通常是我要研究工作电极在溶液中会发生什么反应，研究对象是电极；工作电极不参与反应，我要研究的是溶液在某电位（或电流）下会发生什么反应，此时工作电极的作用是提供反应的发生场所，研究对象是溶液（工作电极一定要惰性）。铁氰化钾溶液体系一般是第二种情况。你的工作属于第一种情况。所以，使用氯化钠溶液没有问题。但是，要求你测电学模型，是在哪种溶液的电学模型呢？不同溶液可能电学模型不同啊。你选择要求的溶液就可以（溶液需要一定的导电性） 三、我个人很好奇。学化学，尤其是电化学的，大家拼命往电池研究方向挤，希望跳出天坑。看你这架势，这是从电子电路往天坑里跳啊，你咋想的？ |
2楼2024-03-17 09:48:20