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Levich 实验(RDE)

发布时间:2023-01-12      点击次数:76

Levich Study (RDE)

 

1总览

Levich 实验是一个常用的实验,使用旋转圆盘电极(RDE),在不同的旋转速率范围内获得一系列伏安图。

对于一个简单的电化学系统,其中半反应的速率仅由电极表面的质量传输控制,伏安图的总体级别大小应该随着旋转速率的平方根而增加(见图1,左)

Levich 研究测得的电流通常与旋转速率的平方根画在一个称为 Levich 图的图上。正如Levich方程所预测的那样,极限电流(1。红色圆圈)随转速的平方根线性增加(斜率为0.620 nFAD2/3v-1/6C) ,直线在零点截断垂直轴。通常选择一组旋转速率是全部平方数的倍数(例如1004009001600 RPM ) ,以便于构建图。

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如果在 Levich 研究期间观察到的电化学半反应是简单的和可逆的半反应(由于缓慢的动力学或耦合的化学反应没有并发发生) ,那么无论旋转速率如何,质量传输控制伏安图的形状都将是 S 形的。这意味着沿着伏安图观察到的任何给定电位的电流将随着旋转速率的平方根线性变化(见图1,右) ; 然而重要的是Levich 方程只适用于极限电流,而不是沿着S上升部分的电流。

 

因为 Levich 方程只适用于极限电流,所以 Levich 实验的结果通常是极限电流与旋转速率的平方根的简单关系图(2)中间部分)Levich研究数据的另一种表示方法是根据响应电流对Levich方程进行重新排列

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角旋转速率的倒数电流与倒数平方根的图(3)。右)被称为 Koutecky-Levich

同样,对于一个没有并发反应的简单和可逆的半反应,数据沿着一条直线下降,在零点拦截垂直轴。然而,如果这条线在零以上截断垂直轴,这就强烈地表明,半反应受到缓慢的动力学而不是质量传输的限制。

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2 参考文献

· Levich, V. G.  Physicochemical hydrodynamics, 1st ed. Prentice-Hall: Englewood Cliffs, NJ, 1962.

· Zoski, C. G.; Leddy, J.; Bard, A. J.;   Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (Student Solutions Manual), 2nd ed. John Wiley: New York, 2002.

· Treimer, S.; Tang, A.; Johnson, D. C.  A Consideration of the Application of Koutecký-Levich Plots in the Diagnoses of Charge-Transfer Mechanisms at Rotated Disk Electrodes.  Electroanalysis200214(3), 165-171.

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