מדידות אלקטרוכימיות של זרזים נתמכים באמצעות פוטנציוסטט /גלוונוסטאט

Overview

מקור: המעבדה של ד"ר יורי רומן — המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס

potentiostat/galvanostat (המכונה לעתים קרובות פשוט potentiostat) הוא מכשיר המודד זרם בפוטנציאל יישומי (פעולה פוטנציסטטית) או מודד פוטנציאל בזרם מיושם (פעולה גלונוסטטית)(איור 1). זהו המכשיר הנפוץ ביותר באפיון האלקטרוכימי של אנודה וחומרי קתודה לתאי דלק, אלקטרוליזרים, סוללות, סופר-קבלים.

באופן קונבנציונלי, אלה אנודה וחומרי קתודה הם ממשק עם potentiostat באמצעות תא אלקטרוכימי שלוש אלקטרודה. האלקטרודה מובילה מן potentiostat מחוברים אלקטרודה הייחוס, אלקטרודה מונה (המכונה לעתים קרובות אלקטרודה עזר), ואת האלקטרודה עובד (אשר מכיל את חומר הבדיקה של עניין). התא האלקטרוכימי מתמלא בתמיסת אלקטרוליטים בעוצמה יונית גבוהה, כגון תמיסת חומצי, אלקליין או מלח. המדיה עבור פתרון זה כוח יוני גבוה הוא בדרך כלל מימית; עם זאת, עבור יישומים הדורשים חלונות פוטנציאליים גבוהים יותר של תא הפעלה, כגון סוללות וסופר-כובשים, נעשה שימוש לעתים קרובות במדיה שאינה מימית. התקשורת הסלולרית מנוטרלת בגז אינרטי (כדי למנוע תגובות צד לא רצויות) או בגז בדיקה (אם תגובת הבדיקה כוללת גז באחת האלקטרודות).

לחלופין, גשר מלח או קרום משמש כדי לשמור על קשר יוני אם שני חצי תאים הם להימדד אלקטרוליטים שונים. ב אלקטרוקטליזה הטרוגנית, סוג זה של תא "שני תאים" משמש לעתים קרובות אם מולקולת הבדיקה באלקטרודה העובדת מגיבה גם ב- counterelectrode. זה קורה לעתים קרובות כמו counterelectrode המועסק בדרך כלל הוא פלטינה, המהווה זרז פעיל מאוד עבור תגובות רבות. כאן, תאים תא יחיד ישמשו, שבו כל שלוש אלקטרודות נמצאים באותה מדיה.

וידאו זה יסביר את תהליך ליטוש אלקטרודה עובדת, הכנת דיו זרז, הרכבת דיו הזרז על האלקטרודה העובדת, הכנת התא האלקטרוכימי ולאחר מכן ביצוע מדידות אלקטרוכימיות. המדידות המבוצעות כוללות: וולטמטריה מחזורית (CV), וולטמטריה טאטומטרי טאטומטרי ליניארי (LSV), כרונופוטנטיומטריה (CP) וכרונואמפרומטריה (CA).

Figure 1
איור 1. דוגמה לתא אלקטרוכימי תא אחד. a.) כובע טפלון, ב.) תא זכוכית, ג.) אלקטרודה מונה חוט Pt, ד.) אלקטרודה עובדת, ה.) אלקטרודה התייחסות Ag/AgCl, נ.) 0.5 M תמיסה אלקטרוליט חומצה גופרתית מימית.

Procedure

1. דיו זרז והכנת אלקטרודה עובדת

אמצעי זהירות: מתכות הנתמכות על פחמן שחור חייב להיות מטופל במכסה אדים או במארז איזון עד שהוא בצורת השעיה כמו אבקות אלה הם סיכוני שאיפה.

  1. בעזרת איזון סגור, יש לשקול 5-10 מ"ג זרז מתכת/פחמן שחור ולהוסיף ל בקבוקון זכוכית עם מכסה.
  2. באמצעות micropipette, לדלל את הזרז עם מים, כך הריכוז הסופי הוא 7.5 מ ג של זרז לכל mL של מים.
  3. בזמן sonicating, 100 μL של Nafion 117 פתרון לכל מ"ל של מים מתווסף ההשעיה.
  4. הדיו צריך להיות so

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Results

הליך זה יביא לנתונים המכילים חלקות של זרם מדוד לעומת פוטנציאל לכל אחת מארבע הטכניקות. על פי המוסכמה עבור CV ו- LSV, העלילות יופקו גם כזרם נמדד לעומת פוטנציאל למרות המציאות כי אלה הן טכניקות חולפות המודדות הנוכחי לעומת נגזרת הזמן של פוטנציאל.

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Application and Summary

CV, LSV, CP ו- CA הן טכניקות הכרחיות לקביעת היעילות של חומרים אלקטרודה חדשים עבור תאי דלק, אלקטרוליזרים, סוללות, סופר-קבלים, כמו גם לפיתוח שדות כגון חמצון חלקי סלקטיבי או הפחתת כימיקלים סחורה. שיטות אלה מאפשרות לקבוע יתר על המידה של תגובות על חומרים אלקטרודה שונים לעומת פוטנציאל שיווי המשקל התרמ?...

Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Tags
Electrochemical MeasurementsSupported CatalystsPotentiostatGalvanostatElectrochemical CharacterizationElectrical ChangesRedox ReactionsOxidation reductionElectrode SurfaceTransfer Of ElectronsApplied PotentialThree electrode CellWorking ElectrodeCounter ElectrodeReference Electrode

Skip to...

0:00

Overview

1:09

Principles of Voltammetry

4:36

Working Electrode Preparation

5:51

Electrochemical Cell Preparation

6:53

Electrochemical Analysis

8:38

Applications

10:17

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

מדידות אלקטרוכימיות של זרזים נתמכים באמצעות פוטנציוסטט /גלוונוסטאט

Analytical Chemistry

51.1K Views

article

הכנה לדוגמה לאפיון אנליטי

Analytical Chemistry

83.1K Views

article

תקנים פנימיים

Analytical Chemistry

202.8K Views

article

שיטת התוספת הסטנדרטית

Analytical Chemistry

318.2K Views

article

עקומות כיול

Analytical Chemistry

787.3K Views

article

ספקטרוסקופיה אולטרה סגולה (UV-Vis)

Analytical Chemistry

614.7K Views

article

רמאן ספקטרוסקופיה לניתוח כימי

Analytical Chemistry

50.5K Views

article

פלואורסצנטיות של קרני רנטגן (XRF)

Analytical Chemistry

25.2K Views

article

כרומטוגרפיה של גז (GC) עם גילוי יינון להבה

Analytical Chemistry

279.1K Views

article

כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC)

Analytical Chemistry

380.4K Views

article

כרומטוגרפיה של חילופי יונג

Analytical Chemistry

262.4K Views

article

אלקטרופורזה נימית (CE)

Analytical Chemistry

92.7K Views

article

מבוא לספקטרומטריית מסה

Analytical Chemistry

111.0K Views

article

סריקת מיקרוסקופיית אלקטרונים (SEM)

Analytical Chemistry

86.3K Views

article

וולטמטריה מחזורית (קורות)

Analytical Chemistry

122.9K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved