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1、第八章气体电极过程第1页，共24页，编辑于2022年，星期三重点要求重点要求n氢、氧电极的概念及总电极反应氢、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氢电极阴极过程的反应历程及基本动力学规律学规律n汞电极上氢阴极还原的理论及实验依据汞电极上氢阴极还原的理论及实验依据n氧电极过程的特点氧电极过程的特点第2页，共24页，编辑于2022年，星期三8.1 研究氢电极过程的重要意义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3页，共24页，编辑于2022年，星期三8.2 氢电极的阴极过程氢电极的阴极过程一一.氢离子阴极还原的基本规律与可能历程氢离子阴极还原
2、的基本规律与可能历程氢离子阴极还原过程服从氢离子阴极还原过程服从Tafel公式：公式：第4页，共24页，编辑于2022年，星期三可能的反应历程可能的反应历程 第5页，共24页，编辑于2022年，星期三二二.析氢过电位析氢过电位n定义：定义：在某一电流在某一电流密度下，氢实际析密度下，氢实际析出的电位与氢的平出的电位与氢的平衡电位的差值衡电位的差值。第6页，共24页，编辑于2022年，星期三影响析氢过电位的主要因素影响析氢过电位的主要因素 n电极材料性质电极材料性质 n电极表面状态电极表面状态 n溶液组成溶液组成n温度温度第7页，共24页，编辑于2022年，星期三pH值对析氢过电位的影响值对析氢
3、过电位的影响 npH7：pH增大增大1，析氢过电位减小，析氢过电位减小约约59mV；第8页，共24页，编辑于2022年，星期三三三.析氢反应机理析氢反应机理n迟缓放电理论迟缓放电理论控制步骤为电化学反控制步骤为电化学反应步骤应步骤n迟缓复合理论迟缓复合理论控制步骤为复合步骤控制步骤为复合步骤n电化学脱附理论电化学脱附理论控制步骤为电化学控制步骤为电化学脱附脱附第9页，共24页，编辑于2022年，星期三迟缓放电理论迟缓放电理论 基本观点：基本观点：n控制步骤为：控制步骤为：n析氢过电位由电化学极化而产生析氢过电位由电化学极化而产生 第10页，共24页，编辑于2022年，星期三极化曲线斜率的分析极
4、化曲线斜率的分析n若电子转移为控制步骤，从理论上知若电子转移为控制步骤，从理论上知取取 则可估算处则可估算处 25时：时：第11页，共24页，编辑于2022年，星期三n若复合脱附为控制步骤若复合脱附为控制步骤，则：，则：第12页，共24页，编辑于2022年，星期三n若电化学脱附为控制步骤，则若电化学脱附为控制步骤，则 取取 ，并对上式取对数，得：，并对上式取对数，得：可计算可计算25时时Tafel斜率斜率 第13页，共24页，编辑于2022年，星期三迟缓放电理论适用范围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迟缓放电理论必须满足以下两个条件才适用：适用：n均匀表面均匀表面n吸附
5、氢原子表面覆盖度小的高过电位金吸附氢原子表面覆盖度小的高过电位金属属第14页，共24页，编辑于2022年，星期三迟缓复合理论迟缓复合理论 基本观点：基本观点：n控制步骤为：控制步骤为：实验依据：实验依据：n 与与pH无关无关n 不太大时，实验的不太大时，实验的b值与理论值吻合值与理论值吻合 第15页，共24页，编辑于2022年，星期三8.3 氢电极的阳极过程氢电极的阳极过程 光滑光滑Pt上的阳极反应历程上的阳极反应历程：n分子氢溶解并扩散传质；分子氢溶解并扩散传质；n 溶解氢得活性或电化学离解吸附：溶解氢得活性或电化学离解吸附：n吸附氢原子电化学氧化：吸附氢原子电化学氧化：第16页，共24页，
6、编辑于2022年，星期三8.4 氧电极过程氧电极过程总电极反应：总电极反应：第17页，共24页，编辑于2022年，星期三一一.氧电极过程的特点氧电极过程的特点 n反应历程复杂反应历程复杂；n电极过程可逆性很小电极过程可逆性很小；n反应涉及电位范围宽，表面状态变化极反应涉及电位范围宽，表面状态变化极大大；n易伴随各种副反应，动力学规律复杂。易伴随各种副反应，动力学规律复杂。第18页，共24页，编辑于2022年，星期三二二.氧的还原过程氧的还原过程 基本历程按反应产物可分为两类：基本历程按反应产物可分为两类：n中间产物为中间产物为 或或 n中间产物为中间产物为 或表面氧化物或表面氧化物 第19页，
7、共24页，编辑于2022年，星期三中间产物为中间产物为 或或 的基本历程的基本历程 n在酸性或中性溶液中：在酸性或中性溶液中：第20页，共24页，编辑于2022年，星期三n在碱性溶液中：在碱性溶液中：第21页，共24页，编辑于2022年，星期三中间产物为 或表面氧化物的基本历程酸性溶液中酸性溶液中碱性溶液中碱性溶液中第22页，共24页，编辑于2022年，星期三三三.氧的阳极氧化过程氧的阳极氧化过程 析出反应：析出反应：n酸性溶液中：酸性溶液中：n碱性溶液中：碱性溶液中：第23页，共24页，编辑于2022年，星期三氧析出反应的特点氧析出反应的特点n析氧过电位随时间而变；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析氧过电位与电流的关系基本遵从Tafel 方程方程na、b均与材料、溶液、电极表面状态、均与材料、溶液、电极表面状态、温度温度T等多因素有关。等多因素有关。第24页，共24页，编辑于2022年，星期三