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一文弄懂旋轉圓盤電極的極限擴散電流
閱讀：5414 發布時間：2021-9-15
旋轉圓盤電極是一種微型旋轉系統，用于恒定轉速和流體動力學調制旋轉環盤的電化學儀器。由一個短的不銹鋼軸和幾毫米直徑的電極組成了同心圓電極系統，這個系統即使是在激進的調制速率或波形下，也能夠高度精確地旋轉和調制。
圓盤電極是電極理論與流體動力學結合的產物，因此它也稱為流體動力學電極。其工作原理的基本要點是：物質傳遞和電流密度受控于電化學活性物質，而電化學活性物質的運動是按流體動力學規律進行的。
幾十年前就有對旋轉圓盤電極的流體力學模型和質量傳遞方程進行了大量的研究，其嚴格的，極限擴散電流方程式為：
Id=0.62nFAD2/3ω1/2γ-1/6C
式中：
Id：圓盤電極的極限擴散電流，A/Cm2
n：參與電化學反應的電子數Cm2/秒。F：法拉第常數。
γ：溶液的動力學粘度。Cm2/秒。
ω：電極的旋轉速度。弧度/秒。
C：被測離子的濃度。
由方程式可知，圓盤電極的極限擴散電流Id和轉速V的平方根成良好的線性關系，如以Id對N½作圖，可得一直線，其斜率為0.62nFAD2/3γ-1/6C，則可求出反應粒子的擴散系數D。
利用旋轉圓盤電極可以檢測出電極反應產物，特別是中間產物的存在形式與生成量，或圓環電極上捕集到的盤電極反應產物的穩定性等，利用這些測量可以探測一些復雜電極反應的機理和獲取更多的電極過程信息。