Вращающийся дисковый электрод ( ПСИ ) представляет собой рабочий электрод используется в трех электродных системах для гидродинамической вольтамперометрии . [1] Электродные вращается в ходе экспериментов , индуцирующего поток из анализируемого вещества к электроду. Эти рабочие электроды используются в электрохимических исследованиях при исследовании механизмов реакций, связанных с окислительно-восстановительной химией, среди других химических явлений. Более сложный вращающийся дисковый электрод с кольцом можно использовать в качестве вращающегося дискового электрода, если кольцо остается неактивным во время эксперимента.
Состав
Электрод включает в себя проводящий диск, залитый в инертный непроводящий полимер или смолу, который может быть прикреплен к электродвигателю, который очень точно регулирует скорость вращения электрода. Диск, как и любой рабочий электрод, обычно изготавливается из благородного металла или стеклоуглерода , однако можно использовать любой проводящий материал в зависимости от конкретных потребностей.
Функция
Вращение диска обычно описывают с помощью угловой скорости . При вращении диска часть раствора, описываемого как гидродинамический пограничный слой , увлекает вращающийся диск, и возникающая центробежная сила отбрасывает раствор от центра электрода. Раствор течет вверх перпендикулярно электроду из объема, замещая пограничный слой. В результате получается ламинарный поток раствора к электроду и поперек него. Скорость потока раствора можно контролировать с помощью угловой скорости электрода и моделировать математически. Этот поток может быстро достичь условий, в которых установившийся ток регулируется потоком раствора, а не диффузией. Это контрастирует с экспериментами без перемешивания и без перемешивания, такими как циклическая вольтамперометрия, где установившийся ток ограничен диффузией частиц в растворе.
Выполняя линейную вольтамперометрию и другие эксперименты при различных скоростях вращения, можно исследовать различные электрохимические явления, включая многоэлектронный перенос, кинетику медленного переноса электронов, стадии адсорбции / десорбции и механизмы электрохимических реакций .
Отличия в поведении от стационарных электродов
Реверс развертки потенциала, используемый в циклической вольтамперометрии , отличается для системы RDE, так как продукты развертки потенциала постоянно уносятся от электрода. Реверсирование приведет к аналогичной кривой iE , которая будет точно соответствовать прямому сканированию, за исключением емкостного зарядного тока. RDE нельзя использовать для наблюдения за поведением продуктов реакции электрода, поскольку они постоянно уносятся от электрода. Однако вращающийся кольцевой дисковый электрод хорошо подходит для исследования этой дополнительной реакционной способности. Пиковый ток на циклической вольтамперограмме для RDE представляет собой плато-подобную область, управляемую уравнением Левича . Ограничивающий ток обычно намного выше, чем пиковый ток стационарного электрода, поскольку массоперенос реагентов активно стимулируется вращающимся диском, а не только регулируется диффузией, как в случае стационарного электрода. Разумеется, любой вращающийся дисковый электрод можно использовать в качестве неподвижного электрода, если использовать его с выключенным вращателем.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Бард, AJ; Фолкнер, Л. Р. Электрохимические методы: основы и приложения. New York: John Wiley & Sons, второе издание, 2000 .