三電極法介與三種電極的介紹

三電極體系介紹所有電化學(xué)體系至少含有浸在電解質(zhì)溶液中或緊密附于電解質(zhì)上的兩個(gè)電極，而且在許多情況下有必要采用隔膜將兩電極分隔開(kāi)。我們將分別介紹電極、隔膜、電解質(zhì)溶液及電解池的設(shè)計(jì)與安裝。三電極體系介紹電極(electrode)是與電解質(zhì)溶液或電解質(zhì)接觸的電子導(dǎo)體或半導(dǎo)體，為多相體系。電化學(xué)體系借助于電極實(shí)現(xiàn)電能的輸入或輸出，電極是實(shí)施電極反應(yīng)的場(chǎng)所。一般電化學(xué)體系分為二電極體系和三電極體系，用的較多的是三電極體系。相應(yīng)的三個(gè)電極為工作電極、參比電極和輔助電極。工作電極：又稱研究電極，是指所研究的反應(yīng)在該電極上發(fā)生。一般來(lái)講，對(duì)工作電極的基本要求是:工作電極可以是固體，也可以是液體，各式各樣的能導(dǎo)電的固體材料均能用作電極。(1)所研究的電化學(xué)反應(yīng)不會(huì)因電極自身所發(fā)生的反應(yīng)而受到影響，并且能夠在較大的電位區(qū)域中進(jìn)行測(cè)定；(2)電極必須不與溶劑或電解液組分發(fā)生反應(yīng);(3)電極面積不宜太大，電極表面最好應(yīng)是均一平滑的，且能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行表面凈化等等。工作電極的選擇：通常根據(jù)研究的性質(zhì)來(lái)預(yù)先確定電極材料，但最普通的“惰性”固體電極材料是玻碳(鉑、金、銀、鉛和導(dǎo)電玻璃)等。采用固體電極時(shí)，為了保證實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性，必須注意建立合適的電極預(yù)處理步驟，以保證氧化還原、表面形貌和不存在吸附雜質(zhì)的可重現(xiàn)狀態(tài)。在液體電極中，汞和汞齊是最常用的工作電極，它們都是液體，都有可重現(xiàn)的均相表面，制備和保持清潔都較容易，同時(shí)電極上高的氫析出超電勢(shì)提高了在負(fù)電位下的工作窗口記被廣泛用于電化學(xué)分析中。輔助電極:又稱對(duì)電極，輔助電極和工作電極組成回路，使工作電極上電流暢通，以保證所研究的反應(yīng)在工作電極上發(fā)生，但必須無(wú)任何方式限制電池觀測(cè)的響應(yīng)。

由于工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng)時(shí)，輔助電極上可以安排為氣體的析出反應(yīng)或工作電極反應(yīng)的逆反應(yīng)，以使電解液組分不變，即輔助電極的性能一般不顯著影響研究電極上的反應(yīng)。但減少輔助電極上的反應(yīng)對(duì)工作電極干擾的最好辦法可能是用燒結(jié)玻璃、多孔陶瓷或離子交換膜等來(lái)隔離兩電極區(qū)的溶液。=1為了避免輔助電極對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)產(chǎn)生任何特征性影響，對(duì)輔助電極的結(jié)構(gòu)還是有一定的要求。如與工作電極相比，輔助電極應(yīng)具有大的表面積使得外部所加的極化主要作用于工作電極上。輔助電極本身電阻要小，并且不容易極化，同時(shí)對(duì)其形狀和位置也有要求。=1參比電極:是指一個(gè)已知電勢(shì)的接近于理想不極化的電極。參比電極上基本沒(méi)有電流通過(guò)，用于測(cè)定研究電極(相對(duì)于參比電極)的電極電勢(shì)。在控制電位實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)閰⒈劝腚姵乇３止潭ǖ碾妱?shì)，因而加到電化學(xué)池上的電勢(shì)的任何變化值直接表現(xiàn)在工作電極/電解質(zhì)溶液的界面上。實(shí)際上，參比電極起著既提供熱力學(xué)參比，又將工作電極作為研究體系隔離的雙重作用。參比電極需要具備的一些性能：(1)具有較大的交換電流密度，是良好的可逆電極，其電極電勢(shì)符合Nernst

方程;2）流過(guò)微小的電流時(shí)電極電勢(shì)能迅速恢復(fù)原狀；3）應(yīng)具有良好的電勢(shì)穩(wěn)定性和重現(xiàn)性等。參比電極的種類：不同研究體系可選擇不同的參比電極。水溶液體系中常見(jiàn)的參比電極有：飽和甘汞電極（SCE）、Ag/AgCl電極、標(biāo)準(zhǔn)氫電極（SHE或NHE）等。許液參比電極也可以使用，但不可避免地會(huì)給體系帶入水分，影響研究效果，因此，建議最好使用非水參比體系。常用的非水參比體系為Ag/Ag+（乙腈）。工業(yè)上常應(yīng)用簡(jiǎn)易參比電極，或用輔助電極兼做參比電極。鹽橋與魯金毛細(xì)管：在測(cè)量工作電極的電勢(shì)時(shí)，參比電極內(nèi)的溶液和被研究體系的溶液組成往往不一樣，為降低或消除液接電勢(shì)，常選用鹽橋;為減小未補(bǔ)償?shù)娜芤弘娮?，常使用魯金毛?xì)管。多有機(jī)電化學(xué)測(cè)量是在非水溶劑中進(jìn)行的，盡管水溶i=j多有機(jī)電化學(xué)測(cè)量是在非水溶劑中進(jìn)行的，盡管水溶i=jI三三化學(xué)電源和電解裝置：對(duì)于化學(xué)電源和電解裝置，輔助電極和參比電極通常合二為一?；瘜W(xué)電源中電極材料可以參加成流反應(yīng)，本身可溶解或化學(xué)組成發(fā)生改變。對(duì)于電解過(guò)程，電極一般不參加化學(xué)的或電化學(xué)的反應(yīng)，僅是將電能傳遞至發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的電極/