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南京南大萬(wàn)和科技有限公司
閱讀:94發(fā)布時(shí)間:2022-8-26
產(chǎn)品型號(hào):WHHD-2 產(chǎn)品編號(hào):WHHD-2產(chǎn)品詳細(xì)介紹: | |||||
儀器面板包含顯示區(qū)域、控制區(qū)域、三電極輸出。 顯示區(qū)域的液晶屏幕可以顯示當(dāng)前的電位、電流以及控制和設(shè)置信息。紅色的過(guò)載指示燈在儀器過(guò)載時(shí)會(huì)閃亮并伴有蜂鳴聲提醒,在儀器過(guò)載時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整設(shè)定或負(fù)載,必要時(shí)可及時(shí)關(guān)閉儀器,避免長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載對(duì)儀器造成損傷。 控制區(qū)域包括IR補(bǔ)償調(diào)節(jié)旋鈕和開(kāi)關(guān),菜單/微調(diào)旋鈕,輸出調(diào)節(jié)旋鈕,調(diào)零旋鈕。 IR補(bǔ)償調(diào)節(jié)旋鈕和開(kāi)關(guān)用于調(diào)節(jié)恒電位儀的IR補(bǔ)償量和控制開(kāi)關(guān)。 菜單/微調(diào)旋鈕可以按下和旋轉(zhuǎn),在測(cè)量狀態(tài)下,按下旋鈕調(diào)出設(shè)置菜單,轉(zhuǎn)旋鈕可以微調(diào)輸出量;在設(shè)置菜單下,旋轉(zhuǎn)旋鈕用于選擇需要調(diào)節(jié)的 選項(xiàng),按下旋鈕用于確認(rèn)和回到測(cè)量界面。 輸出調(diào)節(jié)旋鈕在測(cè)量狀態(tài)下用于調(diào)節(jié)輸出量,在設(shè)置界面可以調(diào)節(jié)要設(shè)置的內(nèi)容。
設(shè)置方法: 儀器接通電源后,處于恒電位模式,假負(fù)載狀態(tài),三電極在內(nèi)部連接到兩個(gè)串聯(lián)的2K歐姆電阻上。調(diào)節(jié)輸出調(diào)節(jié)旋鈕和微調(diào)旋鈕,使電位為0,調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕,使電流為0。 按下菜單/微調(diào)旋鈕,即進(jìn)入設(shè)置界面,可以選擇恒定模式(恒電位或者恒電流)、輸出模式(參比模式,假負(fù)載模式或者電解槽模式)、電位量程VL(20V,2V,或自動(dòng)切換AUTO)、電流量程AL(1A~2uA)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)菜單/微調(diào)旋鈕選擇要改變的選項(xiàng),旋轉(zhuǎn)輸出調(diào)節(jié)旋鈕來(lái)改變被選中選項(xiàng)的內(nèi)容。如果不需要?jiǎng)討B(tài)掃描而使用靜態(tài)分析方法,則在設(shè)定好以上內(nèi)容后選中“運(yùn)行",并按下菜單/微調(diào)旋鈕,返回測(cè)量界面。此時(shí)旋轉(zhuǎn)“菜單/微調(diào)"旋鈕可以調(diào)節(jié)輸出量,電位和電流則會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。 如果要進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描分析,在設(shè)置界面,選中“更多"并按下“菜單/微調(diào)"旋鈕,進(jìn)入掃描設(shè)置界面,在掃描設(shè)置界面,可以設(shè)置掃描方式(關(guān)閉,單次掃描,循環(huán)掃描)、起始電位(V)、終止電位(V)、掃描速度(mV/s),設(shè)置完成以上參數(shù)后,選中“運(yùn)行"并按下“菜單/微調(diào)"旋鈕返回測(cè)量界面,即開(kāi)始動(dòng)態(tài)掃描分析,在掃描的過(guò)程中,按下“菜單/微調(diào)"旋鈕可以對(duì)掃描的過(guò)程進(jìn)行終止、暫停等操作。在掃描設(shè)置中,掃描方式“關(guān)閉"表示不用掃描功能,“單次"表示從起始電位到終止電位進(jìn)行一次掃描,循環(huán)掃描表示從當(dāng)前電位開(kāi)始,介于起始電位和終止電位之間的循環(huán)不斷的掃描。 三、碳鋼電極鈍化實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)一) 靜態(tài)法陽(yáng)極極化曲線的測(cè)定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span> 1.掌握用恒電位法測(cè)定金屬極化曲線的原理和方法。 2.了解極化曲線的意義和應(yīng)用。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.陽(yáng)極極化曲線 為了探索電極過(guò)程的機(jī)理及影響電極過(guò)程的各種因素,必須對(duì)電極過(guò)程進(jìn)行研究,在該研究過(guò)程中極化曲線的測(cè)定是重要的方法之一。在研究可逆電池的電動(dòng)勢(shì)和電池反應(yīng)時(shí), 電極上幾乎沒(méi)有電流通過(guò),每個(gè)電極或電池反應(yīng)都是在無(wú)限接近于平衡條件下進(jìn)行的,因此電極反應(yīng)是可逆的。當(dāng)有電流通過(guò)電池時(shí),則電極的平衡狀態(tài)被破壞,此時(shí)電極反應(yīng)處于不可逆狀態(tài),隨著電極上電流密度的增加,電極反應(yīng)的不可逆程度也隨之增大。在有電流通過(guò)電極時(shí),由于電極反應(yīng)的不可逆而使電極電位偏離平衡值的現(xiàn)象稱為電極的極化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)來(lái)描述電流密度與電極電位之間關(guān)系的曲線稱為極化曲線,如圖所示。
圖 金屬極化曲線 ab.活性溶解區(qū); b.臨界鈍化點(diǎn); bc.鈍化過(guò)渡區(qū); cd.鈍化穩(wěn)定區(qū); de.超(過(guò))鈍化區(qū)
金屬的陽(yáng)極過(guò)程是指金屬作為陽(yáng)極時(shí),在一定的外電勢(shì)下發(fā)生的陽(yáng)極溶解過(guò)程,如下式所示: M → Mn+ + ne-
此過(guò)程只有在電極電位大于其熱力學(xué)電位時(shí)才能發(fā)生。陽(yáng)極的溶解速度隨電位變正而逐漸增大,這是正常的陽(yáng)極溶出,當(dāng)陽(yáng)極電 位正到某一數(shù)值時(shí),其溶解速度達(dá)到一值。此后陽(yáng)極溶解速度隨著電位變正,反而大幅度的降低,這種現(xiàn)象稱為金屬的鈍化現(xiàn)象。 圖13-1曲線表明,電位從a點(diǎn)開(kāi)始上升(即電位向正方向移動(dòng)),電流密度也隨之增加;電位超過(guò)b點(diǎn)以后,電流密度迅速減至很小,這是因?yàn)樵诮饘俦砻嫔仙闪艘粚与娮韪摺⒛透g的鈍化膜;到達(dá)c點(diǎn)以后,電位再繼續(xù)上升,電流仍保持在一個(gè)基本不變的很小的數(shù)值上;電位升到d點(diǎn)后,電流又隨電位的上升而增大。 從a點(diǎn)到b點(diǎn)的范圍稱為活性溶解區(qū);b點(diǎn)到c點(diǎn)稱為鈍化過(guò)渡區(qū);c點(diǎn)到d點(diǎn)稱為鈍化穩(wěn)定區(qū);d點(diǎn)以后稱為過(guò)鈍化區(qū)。對(duì)應(yīng)于c~d段的電流密度稱為維鈍電流密度。如果對(duì)金屬通入維鈍電流,再用維鈍電流保持其表面的鈍化膜不消失,則金屬的腐蝕速度將大大降低,這就是陽(yáng)極保護(hù)的基本原理。 2.影響金屬鈍化過(guò)程的幾個(gè)因素 影響金屬鈍化過(guò)程及鈍化性質(zhì)的因素,可歸納為以下幾點(diǎn): (1) 溶液的組成。在中性溶液中,金屬一般比較容易鈍化,而在酸性或某些堿性溶液中,則不易鈍化;溶液中鹵素離子(特別是Cl-)的存在,能明顯地阻止金屬的鈍化;溶液中存在某些具有氧化性的陰離子(如CrO42-)則可以促進(jìn)金屬的鈍化。 (2) 金屬的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。各種純金屬的鈍化能力不盡相同,例如鐵、鎳、鉻三種金屬的鈍化能力為鉻>鎳>鐵。因此,添加鉻、鎳可以提高鋼鐵的鈍化能力及鈍化的穩(wěn)定性。 (3) 外界因素(如溫度、攪拌等)。一般來(lái)說(shuō),溫度升高以及攪拌加劇,可以推遲或防止鈍化過(guò)程的發(fā)生,這與離子擴(kuò)散有關(guān)。 3.極化曲線的測(cè)量 恒電位法:將工作電極上的電位控制在某一數(shù)值上,然后測(cè)量對(duì)應(yīng)于該電位下的電流。由于電極表面狀態(tài)在未建立穩(wěn)定狀態(tài)之前,電流會(huì)隨時(shí)間而改變,故一般測(cè)出來(lái)的曲線為“暫態(tài)"極化曲線。在實(shí)際測(cè)量中,常采用的控制電位測(cè)量方法有下列兩種: 靜態(tài)法:將電極電位較長(zhǎng)時(shí)間地維持在某一恒定值,同時(shí)測(cè)量電流隨時(shí)間的變化,直到電流值基本上達(dá)到某一穩(wěn)定值。如此每隔20~50 mV逐點(diǎn)地測(cè)量各個(gè)電極電位下的穩(wěn)定電流值,即可獲得完整的極化曲線。 (2) 動(dòng)態(tài)法:控制電極電位以較慢的速度連續(xù)地改變(掃描),并測(cè)量對(duì)應(yīng)電位下的瞬時(shí)電流值,并以瞬時(shí)電流與對(duì)應(yīng)的電極電位作圖,獲得整個(gè)的極化曲線。掃描速度(即電位變化的速度)應(yīng)較慢,使所測(cè)得的極化曲線與采用靜態(tài)法的接近。 比較上述兩種測(cè)量方法,靜態(tài)法測(cè)量結(jié)果較接近穩(wěn)態(tài)值,但測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng);而動(dòng)態(tài)法距穩(wěn)態(tài)值相對(duì)較差,但測(cè)量的時(shí)間較短,故在實(shí)際工作中,常采用動(dòng)態(tài)法來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 恒電流法:將工作電極的電流恒定在某定值下,測(cè)量其對(duì)應(yīng)的電極電位,得到的極化曲線。但恒電流法所得到的陽(yáng)極極化曲線不能完整地描繪出碳鋼的溶解和鈍化的實(shí)際過(guò)程。 本實(shí)驗(yàn)采用恒電位方式。 三、儀器與藥品 WHHD-2恒電位儀1臺(tái); 碳鋼電極(工作電極)1支; 飽和甘汞電極(參比電極)1支; 鉑電極(輔助電極)1支; 100mL三口電解池1只; 50mL量筒2只(公用); 飽和碳酸氫銨溶液; 濃氨水等。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 用金相砂紙將工作電極磨光,再用絨布拋光成鏡面,用脫脂棉沾丙酮除油。電極除一個(gè)工作面外,其余各面均用環(huán)氧樹(shù)脂封住。 2. 打開(kāi)恒電位儀開(kāi)關(guān),預(yù)熱15min,確認(rèn)IR補(bǔ)償旋鈕逆時(shí)針到0,IR補(bǔ)償開(kāi)關(guān)處于彈出狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)“菜單/微調(diào)"旋鈕和輸出調(diào)節(jié)旋鈕,使儀器電位為0,調(diào)節(jié)“調(diào)零"旋鈕,使儀器電流為0。 3. 用量筒分別量取30mL飽和碳酸氫銨溶液和30mL濃氨水,加至100mL三口電解池中。固定電解池于鐵架臺(tái)上,將工作電極(碳鋼電極)、鉑電極、甘汞電極插入電解池中,工作電極居中。 4. 將恒電位儀的接線夾分別與碳鋼電極(工作電極)、鉑電極(輔助電極)、甘汞電極(參比電極)連接,檢查,注意不要接錯(cuò)。 5. 設(shè)定恒電位儀模式為恒電位,輸出為參比,電壓量程VL為AUTO,電流量程AL為“20mA",工作方式為“參比",先測(cè)量“參比"對(duì)“研究"電極的自腐電位(電壓表數(shù)字應(yīng)在-0.88V左右為合格,否則需要重新處理工作電極)。 6. 將工作方式設(shè)為“恒電位",輸出為假負(fù)載,調(diào)整輸出調(diào)節(jié)和菜單/微調(diào)旋鈕,至電位值為自腐電位(約-0.88V),然后將工作方式設(shè)為“恒電位",輸出方式為“電解槽",從自腐電位開(kāi)始,每次改變20mV,恒定一段時(shí)間,測(cè)量其相應(yīng)的電流值;至電位為1.0V為止。
7. 實(shí)驗(yàn)完畢,先將輸出方式設(shè)定為假負(fù)載,再關(guān)掉恒電位儀電源,取出電極,清洗儀器。 五、數(shù)據(jù)記錄與處理 1.將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列成表格。
表1 日期: 室溫: 大氣壓:
2.以電流密度為縱坐標(biāo),電極電位(相對(duì)于參比電極)為橫坐標(biāo),繪出陽(yáng)極極化曲線。 3.討論所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果及曲線的意義,指出φ鈍化及i鈍化的值。 六、注意事項(xiàng) 1.按照實(shí)驗(yàn)要求,嚴(yán)格進(jìn)行工作電極表面的處理。 2.必須先測(cè)量“參比"對(duì)“工作"電極的自腐電勢(shì),合格時(shí)方能開(kāi)始下一步的恒電位測(cè)定工作。 3.恒電位儀工作時(shí),嚴(yán)禁將工作電極與輔助電極接線夾短路。 七、思考題 1.測(cè)定陽(yáng)極極化曲線為什么要用恒電位法? 2.陽(yáng)極保護(hù)的基本原理是什么? (實(shí)驗(yàn)二 )動(dòng)態(tài)法陽(yáng)極極化曲線的方法 利用電腦軟件和恒電位儀的動(dòng)態(tài)掃描功能,可以對(duì)電極的鈍化過(guò)程進(jìn)行伏安循環(huán)掃描。只是實(shí)驗(yàn)步驟與靜態(tài)法不同,但是可以直接獲取實(shí)驗(yàn)曲線。 實(shí)驗(yàn)步驟 1. 用金相砂紙將工作電極磨光,再用絨布拋光成鏡面,用脫脂棉沾丙酮除油。電極除一個(gè)工作面外,其余各面均用環(huán)氧樹(shù)脂封住。 2. 打開(kāi)恒電位儀開(kāi)關(guān),預(yù)熱15min,確認(rèn)IR補(bǔ)償旋鈕逆時(shí)針到0,IR補(bǔ)償開(kāi)關(guān)處于彈出狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)“菜單/微調(diào)"旋鈕和輸出調(diào)節(jié)旋鈕,使儀器電位為0,調(diào)節(jié)“調(diào)零"旋鈕,使儀器電流為0。 3. 用量筒分別量取30mL飽和碳酸氫銨溶液和30mL濃氨水,加至100mL三口電解池中。固定電解池于鐵架臺(tái)上,將工作電極(碳鋼電極)、鉑電極、甘汞電極插入電解池中,工作電極居中。 4. 將恒電位儀的接線夾分別與碳鋼電極(工作電極)、鉑電極(輔助電極)、甘汞電極(參比電極)連接,檢查,注意不要接錯(cuò)。 5. 設(shè)定恒電位儀模式為恒電位,輸出為參比,電壓量程VL為AUTO,電流量程AL為“20mA",工作方式為“參比",先測(cè)量“參比"對(duì)“研究"電極的自腐電位(電壓表數(shù)字應(yīng)在-0.88V左右為合格,否則需要重新處理工作電極)。 6. 打開(kāi)電腦上的恒電位儀記錄軟件,選擇好串口號(hào),設(shè)置電位坐標(biāo)為-1000mV至1000mV,電流坐標(biāo)為-2mA至2mA,并點(diǎn)擊開(kāi)始,看軟件能否記錄數(shù)據(jù)并繪制圖形,如果不能繪制圖形和顯示數(shù)據(jù),則需檢查儀器與電腦的連接線。確認(rèn)可以繪制圖形后,點(diǎn)擊停止記錄。 7. 將恒電位儀工作方式設(shè)為“恒電位",輸出為假負(fù)載,調(diào)整輸出調(diào)節(jié)和菜單/微調(diào)旋鈕,至電位值為自腐電位(約-0.88V),然后將工作方式設(shè)為“恒電位",輸出方式為“電解槽",選擇“更多",進(jìn)入掃描設(shè)置界面,選擇掃描方式為單次,起始電位為-0.890V,終止電位為1.000V,速度為3(mV/s),然后選擇運(yùn)行,立刻按下電腦軟件上的“開(kāi)始記錄"按鈕,即可記錄下完整的碳鋼鈍化曲線。 8. 在電位掃描到1.000V或者達(dá)到預(yù)定的曲線后,立刻按下“菜單/微調(diào)"旋鈕,進(jìn)入掃描控制界面并選擇“關(guān)閉",停止掃描,并在電腦上點(diǎn)擊“停止采集"按鈕,停止記錄圖形并保存數(shù)據(jù)。然后再次按下恒電位儀的“菜單/微調(diào)"旋鈕,設(shè)置輸出為“假負(fù)載",并運(yùn)行。 9. 實(shí)驗(yàn)完畢,關(guān)掉恒電位儀電源,取出電極,清洗儀器。 說(shuō)明: 1號(hào):電流輸出 2號(hào):電壓輸出 3號(hào):工作電極 4號(hào):輔助電極 5號(hào):參比電極 6號(hào):掃描輸出 7號(hào):外輸出 8號(hào):地線 八、參考文獻(xiàn): 南京大學(xué)出版社:物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) 復(fù)旦大學(xué)物化教學(xué)實(shí)驗(yàn) 山東大學(xué)物化教學(xué)實(shí)驗(yàn) 南京南大萬(wàn)和科技有限公司網(wǎng)站 |
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