旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極(RRDE)收集系數(shù)的測定
由于加工過程中的不確定性以及電極拋光或溫度循環(huán)引起的尺寸變化,實際的 RRDE 尺寸會發(fā)生變化,因此需要使用性能良好的氧化還原體系來確定RRDE收集系數(shù),而不是依賴理論值。亞鐵氰化物/鐵氰化物半反應是一種簡單、單電子、可逆的半反應,通常用作測量RRDE收集系數(shù)。
那如何測試RRDE的收集系數(shù)呢?通常的方法是將RRDE放置在小濃度 (10 mM)K3Fe(CN)6與1.0 M KNO3 溶液中,并且圓盤電極施加線性電勢,圓環(huán)電極施加恒定電勢,測試不同轉(zhuǎn)速下的環(huán)盤電流,通過公式1來計算收集系數(shù)。最初,環(huán)電極和圓盤電極都保持在足夠正的電位上,不會發(fā)生反應。然后,將圓盤電極的電位以緩慢掃速 (20 mV/sec) 掃向更負的電位時,圓盤上鐵氰化物還原為亞鐵氰化物。由于RRDE在旋轉(zhuǎn),在圓盤上產(chǎn)生的一些(但不是全部)亞鐵氰化物會移動到足夠靠近環(huán)形電極的地方,并被環(huán)形電極上的正(氧化)電位氧化成鐵氰化物,在環(huán)電極處形成陽極電流。計算的環(huán)(陽極)電流與圓盤(陰極)電流的比值即是RRDE的實際收集效率。隨著轉(zhuǎn)速的增加,圓盤和環(huán)電流都增加(見圖 1),因為陽極和陰極電流都與轉(zhuǎn)速的平方根成正比,但經(jīng)收集系數(shù)是與轉(zhuǎn)速無關的。


旋轉(zhuǎn)圓盤(環(huán)盤)電極廣泛應用在現(xiàn)代電分析化學及電極過程和均相化學反應的研究,當旋轉(zhuǎn)圓盤電極自身旋轉(zhuǎn)時,可以使溶液在電極表面進行有規(guī)律的運動(即層流運動),并且電極表面擴散層厚度隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。美國PINE旋轉(zhuǎn)圓盤圓環(huán)電極裝置(MSR)搭配WaveDriver200雙恒電位儀聯(lián)用組成電催化CP,可成為催化劑材料最快最有效的評估手段,同時也是ORR、HER、OER、HOR電催化實驗的必備儀器。
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