题目：电化学暂态测试技术概述
学号：g20138229 姓名：金柱 课程名称：电化学实验方法
电化学暂态测试技术概述
1. 暂态法的基本特点及其分类
从电极开始极化到电极过程达到稳态这一阶段称为暂态过程。电化学暂态测量是研究电极过程动力学的重要手段，暂态技术是研究暂态电极系统的试验方法和试验数据分析的技术，表征电极系统在未达到稳态前的参量(电极电势、电流、浓度分布、电极表面状态等)的变化。
1.1 暂态法的特点
电化学暂态测量是研究电极过程动力学的重要手段,具有快速、干扰小、易于实现原位测量、可以将电极过程的不同步骤区分开等特点,从中可以获得丰富的电极界面过程信息,但采样速度慢、精度差、稳定性低及数据难于分析等问题使这一研究方法的顺利发展受到了一定的限制。电极暂态过程远比稳态复杂，归纳起来有以下特点：
（1）
暂态阶段流过电极界面的总电流包括各基本过程的暂态电流，如双电层充电电流ic和反应电流ir等。而稳态极化电流只表示电极反应电流。
（2）
由于暂态系统的复杂性，常把电极体系用等效电路来表示，以便于分析和计算。稳态系统虽也可用等效电路表示，但要简单得多，因为它只由电阻元件组成。稳态系统的分析中常用极化曲线，很少用等效电路。
（3）
虽然暂态系统比较复杂，但暂态法比稳态法多考虑了时间因素，可利用各基本过程对时间的不同响应，使复杂的等效电路得以简化或进行解析，以测得等效电路中各部分的数值，达到研究各基本过程和控制电极总过程的目的。
（4）
由于暂态法极化时间短，即单向电流持续的时间短，可大大减小或消除浓差极化的影响，因此有利于快速电极过程的研究。由于测量时间短，液相中的粒子或杂质往往来不及扩散到电极表面，因此有利于研究界面结构及吸附现象。对于某些电极表面状态变化比较大的体系，如金属电沉积和腐蚀等，由于反应物在电极表面的积累或电极表面因反应而不断遭到破坏， 用稳态法费时太多，而且不易得到重现性好的结果。
1.2 暂态法的分类
电化学暂态测试方法的种类有很多。常用的暂态技术是控制电极电势或电极电流按一定规律变化，同时直接测量或对时间的变化,或间接测量它们对与有关的物理量（如正弦波角频率）的变化,它们分别称为控制电势法和控制电流法，即按照控制方法不同分为控制电势法和控制电流法。按照极化方式不同，可以分为阶跃法、方波法、线性扫描法、三角波法、交流阻抗法等等。下面将对各种方法进行简单的介绍并列举几个应用实例。
2. 控制电势法 2.1 电势阶跃法
暂态实验开始前，电极电势处于开路电势;实验开始时(t＝0)，电极电势突跃至某指定恒定值E1，直至实验结束（图1a [各种电极电势波形]）。实验上也可将电势阶跃法中的电流 I经积分器得到流经电极的电量Q。习惯上将测Q-t关系称为计时电量法，而将测I-t关系称为计时电流法。
2.2 方波电势法
电极电势 E在某一指定恒值E1持续时间t1后，突变为另一指定恒值E2，持续时间t2后又突变回E1值，如此反复多次（图1b）即为方波电势法。
2.3 线性扫描电势法
电极电势 E按恒定速率变化，即dE/dt为常数,也称动电势伏安法，它可以是单程的，称线性扫描电势法（图1c），也可以是来复的，称为循环伏安法或三角波电势法（图1d）。本法常测量I-E的相对变化关系,称循环伏安图。伏安图的定量解析比较复杂，往往需采用数值解法。但伏安图上的峰可以用来鉴别参与电极反应的物质，包括反应中间物，因此动电势伏安图有电化学谱图之称。它已成为研究电极反应机理（尤其是复杂电极反应机理）和电极表面覆盖层的重要工具。
3. 控制电流法 3.1 电流阶跃法
在暂态实验开始以前，电极电流为零；实验开始时,电极电流i由零突跃至某一指定恒值i1，直至实验结束为止（图2a），然后记录E-t关系，习惯也称计时电势法。
3.2 断电流法
在暂态实验开始以前，电极电流为某一指定恒值i1，让电极电势基本上达到稳态。实验开始时，电极电流i突然切断为零。在电流切断的瞬间,电极的电阻极化（即欧姆电位降）消失，可使问题简化（图2b）。
3.3 方波电流法
电极电流在某一指定恒值i1持续时间t1后,突变为另一指定恒值i2，持续时间t2后又突变回i1值，如此反复多次。一般i1和i2的数值不相等,t1≠t2；在特殊情况下，控制i1和i2的数值相等， t1＝t2，则称为对称方波电流法（图2c）。
3.4 电流换向阶跃法
在暂态实验开始以前，电极电流i为零。实验开始时电极电流突变至某一指定恒值i1，持续时间t1后,突变为另一指定恒值i2(改变电流方向)，此后持续到实验结束（图2d）。
3.5 双脉冲电流法
在暂态实验开始以前，电极电流为零。实验开始时，电极电流i突跃至某一指定恒值i1,持续时间t1后，电极电流突降至另一指定恒值i2（电流方向保持不变），直至实验结束为止。一般t1的时间很短（微秒级），i1＞i2（图2e）。
