電化學(xué)工作站中三電極體系的詳細(xì)介紹

　　電化學(xué)工作站是電化學(xué)測量系統(tǒng)的簡稱，是電化學(xué)研究和教學(xué)常用的測量設(shè)備。主要有2大類，單通道工作站和多通道工作站。

　　三電極體系包括工作電極、對(duì)電極和參比電極，那么它們的選擇標(biāo)準(zhǔn)又是什么呢？

　　1.1工作電極

　　一般的工作電極需滿足以下三個(gè)條件：

　?、偎芯康碾娀瘜W(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)行測定。

　?、陔姌O必須不與溶劑或電解液組分發(fā)生反應(yīng)。

　?、垭姌O面積不宜太大，電極表面應(yīng)該是均一平滑，且能夠通過簡單的方法進(jìn)行表面凈化。

　　常見的“惰性”固體電極有玻碳、鉑、金、銀、鉛、導(dǎo)電玻璃(FTO,ITO等)。常用的液體電極有液態(tài)汞。采用固體電極時(shí)，為了保證實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性，需注意建立合適的電極預(yù)處理步驟。

　　1.2輔助電極

　　輔助電極也叫對(duì)電極，其作用是和工作電極組成一個(gè)串聯(lián)回路，只起到導(dǎo)電的作用。

　　在電化學(xué)研究中經(jīng)常選用性質(zhì)比較穩(wěn)定的材料，比如鉑或者石墨。(在需要長時(shí)間電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的體系中應(yīng)該選擇石墨電極，因?yàn)榻暮芏辔墨I(xiàn)表明，當(dāng)選用Pt做對(duì)電極時(shí)，長時(shí)間的測試往往會(huì)使Pt溶解，工作電極在掃描的過程中會(huì)沉積Pt，從而可能會(huì)影響工作電極的活性)

　　為了減少輔助電極極化對(duì)工作電極的影響，輔助電極本身的電阻要小，并且不易極化，其面積通常要求大于工作電極。其原因是在相同的電流下，如果電極面積大，那么電流密度小，根據(jù)B-V方程，其過電位小，極化小，因此電化學(xué)工作站的靈敏度高，干擾小。反過來說，當(dāng)工作電極的面積非常小時(shí)，極化電流引起的輔助電極的極化可以忽略不計(jì)，即輔助電極的電勢(shì)在測量中始終穩(wěn)定，此時(shí)輔助電極可以作為測量回路中的電勢(shì)基準(zhǔn)，即可作為參比電極。例如，研究超微電極時(shí)，可用二電極體系就可以完成測量。

　　1.3參比電極

　　一般的工作電極需滿足以下三個(gè)條件：

　?、匐姌O電勢(shì)已知且穩(wěn)定，重現(xiàn)性好的可逆電極。即電極過程的交換電流密度相當(dāng)高，是不極化或難極化電極，因此能迅速建立熱力學(xué)平衡電位，其電極電勢(shì)符合Nernst方程。

　?、趨⒈入姌O內(nèi)的電解液不與電解池中的電解液或相關(guān)物質(zhì)反應(yīng)。

　　③電極電位的溫度系數(shù)小。

　　④參比電極中的電解液離子滲透到溶液中不會(huì)影響工作電極的反應(yīng)。

　　常用的參比電極有：飽和甘汞電極(SCE)(見圖3)、Ag/AgCl電極、可逆氫電極(RHE)、Hg/HgO電極、Hg/Hg2SO4電極等

　　一般在酸性或中性溶液中選擇飽和甘汞電極(SCE)或Hg/Hg2SO4電極，在堿性溶液中選擇Hg/HgO電極。當(dāng)然如果使用鹽橋，SCE在堿性溶液中也是可以使用的，前提是排除Cl離子對(duì)工作電極的影響。