电化学第七章 气体电极过程 (2).ppt

第七章 气体电极过程重点要求n氢、氧电极的概念及总电极反应n氢电极阴极过程的反应历程及基本动力 学规律n汞电极上氢阴极还原的理论及实验依据n氧电极过程的特点第一节 研究氢电极过程的重要意义n标准氢电极n工业上应用n水溶液电镀n金属腐蚀第二节 氢电极的阴极过程一. 氢离子阴极还原的基本规律与可能历 程氢离子阴极还原过程服从Tafel公式：可能的反应历程 二.析氢过电位n定义：在某一电 流密度下，氢实 际析出的电位与 氢的平衡电位的 差值 影响析氢过电位的主要因素 n电极材料性质 n电极表面状态 n溶液组成n温度pH值对析氢过电位的影响 npH7：pH增大 1，析氢过电位 减小约59mV ；三. 析氢反应机理n迟缓放电理论——控制步骤为电化学反 应步骤n迟缓复合理论——控制步骤为复合脱附 步骤n电化学脱附理论——控制步骤为电化学 脱附步骤迟缓放电理论基本观点： n控制步骤为：n析氢过电位由电化学极化而产生 极化曲线斜率的分析n若电子转移为控制步骤，从理论上知取 则可估算处 25℃时： n若复合脱附为控制步骤 ，则：n若电化学脱附为控制步骤，则 取 ，并对上式取对数，得：可计算25℃时Tafel斜率 迟缓放电理论适用范围 迟缓放电理论必须满足以下两个条件才 适用：n均匀表面n吸附氢原子表面覆盖度小的高过电位金 属迟缓复合理论 适用于易吸附氢的低 金属上。

基本观点：n控制步骤为：实验依据：n酸性溶液中，Pt上析氢的极化曲线分两段，斜 率不同 不太大时，实验的b值与理论值吻 合n 与pH无关nNi上析氢，断电后电位缓慢恢复到平衡电位 第三节 氢电极的阳极过程光滑Pt上的阳极反应历程 ：n分子氢溶解并扩散传质；n 溶解氢的化学或电化学离解吸附；n吸附氢原子电化学氧化： 光滑Pt上的阳极反应机理 ：控制步骤与电极材料、电极的表面状态以及极化电流的大小等因素有关，可根据阳极极化曲线形状进行判断光滑Pt上氢阳极过程由两部分组成：扩散和离解吸附为控制步骤第四节 氧电极过程总电极反应： 一.氧电极过程的特点 n反应历程复杂 ；4电子参与；多步骤；中间产物复杂n电极过程可逆性很小 ；i0小;过电位高；平衡电位附近的动力学无 法研究n反应涉及电位范围宽，表面状态变化极 大 ；n易伴随各种副反应，动力学规律复杂二. 氧的还原过程 基本历程按反应产物可分为两类： n中间产物为 或 n中间产物为 或表面氧化物 中间产物为 或 的基本历程 n在酸性或中性溶液中： n在碱性溶液中：中间产物为 或表面氧化物的基本历 程酸性溶液中碱性溶液中三. 氧的阳极氧化过程析出反应： n酸性溶液中：n碱性溶液中：氧析出反应的特点n析氧过电位随时间而变； n析氧过电位与电流的关系基本遵从 Tafel 方程na、b均与材料、溶液、电极表面状态 、温度T等多因素有关。