電極反應(yīng)基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)及機(jī)理

1、稀土學(xué)院電極反應(yīng)基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)及機(jī)理電極反應(yīng)基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)及機(jī)理電極上電子轉(zhuǎn)移的機(jī)理電極上電子轉(zhuǎn)移的機(jī)理電極反應(yīng)速率的影響因素電極反應(yīng)速率的影響因素（一）電化學(xué)原理（一）電化學(xué)原理稀土學(xué)院3.1電極上電子轉(zhuǎn)移的機(jī)理（1）電極反應(yīng)種類電極反應(yīng)的本質(zhì) 一種包含電子的、向或自一種表面（一般為 電子導(dǎo)體或半導(dǎo)體）轉(zhuǎn)移的復(fù)相化學(xué)過程復(fù)相化學(xué)過程?；倦姾蛇w移過程 *陰極還原過程 *陽極氧化過程稀土學(xué)院電極反應(yīng)種類 * 簡單電子遷移反應(yīng) 電極/溶液界面的溶液一側(cè)的氧化或還原物種借助于電極得到或失去電子，生成還原或氧化態(tài)的物種而溶解于溶液中，而電極在經(jīng)歷電化學(xué)反應(yīng)后其物理化學(xué)性質(zhì)和表面狀態(tài)等并未發(fā)生變化。如：Sn4

2、+2e= Sn2+ 稀土學(xué)院 * 金屬沉積反應(yīng) 溶液中的金屬離子從電極上得到電子還原為金屬，附著于電極表面，此時(shí)電極表面狀態(tài)與沉積前相比發(fā)生了變化。如：Fe2+2e=Fe稀土學(xué)院*表面膜的轉(zhuǎn)移反應(yīng) 覆蓋于電極表面的物種（電極一側(cè)）經(jīng)過氧化還原形成另一種附著于電極表面的物種，它們可能是氯化物、氧化物、氫氧化物、硫酸鹽等。如：AgCl（g）+e Ag（g）+Cl-稀土學(xué)院*多孔氣體擴(kuò)散電極中的氣體還原或氧化反應(yīng) 氣相中的氣體溶解于溶液后，再擴(kuò)散到電極表面，在氣體擴(kuò)散電極上得到或失去電子，氣體擴(kuò)散電極的使用提高了電極過程的電流效率。如：1/2O2+2H+2eH2O稀土學(xué)院*氣體析出反應(yīng) 指某些存在于

3、溶液中的非金屬離子借助于電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)產(chǎn)生氣體而析出。在整個(gè)反應(yīng)過程中，電解液中非金屬離子的濃度不斷減小。如：2Cl-2eCl2（g）稀土學(xué)院*腐蝕反應(yīng) 即金屬的溶解反應(yīng)。金屬或非金屬在一定的介質(zhì)中發(fā)生溶解，電極的重量不斷減輕。如：Fe（s）-2e Fe2+稀土學(xué)院（2）電極反應(yīng)機(jī)理 稀土學(xué)院稀土學(xué)院總反應(yīng)：總反應(yīng)：1/2H2O2+eOH-1催化劑：催化劑：Fe3+總反應(yīng)：總反應(yīng)：X+neY稀土學(xué)院稀土學(xué)院3.2電極反應(yīng)速率(1)電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)簡介電極反應(yīng)是伴有電極/溶液界面上電荷傳遞步驟的 多相化學(xué)過程。電極反應(yīng)自身的特點(diǎn) *電極反應(yīng)的速度不僅與溫度、壓力、溶液介質(zhì)、固 體表面狀態(tài)、

4、傳質(zhì)條件等有關(guān)，且受施加于電極/溶液界面電位的影響，即，受電場的影響。 *電極反應(yīng)的速度還依賴于電極/電解質(zhì)溶液界面的 雙電層結(jié)構(gòu)。 即，受電場的影響，是電化學(xué)反應(yīng)的特征。稀土學(xué)院電化學(xué)反應(yīng)的核心步驟 *電子在電極/溶液界面上的異相傳遞 平衡態(tài)*電子遷移 電極反應(yīng) 電化學(xué)反應(yīng)速度的表示式稀土學(xué)院稀土學(xué)院3.3交換電流（1）平衡電位下的電極反應(yīng)速度 施加電位=平衡電極電勢時(shí)，電極反應(yīng)處于平衡態(tài)，通過的凈電流為零，i=if-ib=0 交換電流 i0=if=ib i0:描述平衡電位下電極反應(yīng)能力大小的物理量。（2）平衡態(tài)時(shí)電極反應(yīng)稀土學(xué)院平衡時(shí)電極反應(yīng)的正、逆向速度不一定為零稀土學(xué)院3.4電流超電勢方程（1）電極電勢與超電勢的關(guān)系式 =+eq稀土學(xué)院 (2)i-方程的幾種近似處理 低超電勢時(shí)的線性特性 x值很小時(shí)， ex=1+x 對(duì)于足夠小的超電勢 電荷傳遞電阻或電化學(xué)反應(yīng)電阻高超電勢時(shí)的Tafel行為 電極上發(fā)生陰極還原反應(yīng)，且 很大時(shí)稀土學(xué)院稀土