PHƯƠNG PHÁP QUÉT THẾ TUẦN HOÀN (Đo điện hóa CV hoặc Cylic voltammetry) và PHƯƠNG PHÁP ĐO TỔNG TRỞ

Đây là một bài báo cáo trình bày về phương pháp đo điện hóa còn gọi là Voltammetry Cyclic (CV), thực hiện phép đo dòng diện sinh ra trong một pin điện hóa trong điều kiện điện áp vượt quá giới hạn theo phương trình Nernst. Và phương pháp đo tổng trở (IES), đo điện trở kháng được sử dụng phổ biến, rộng rãi hiện nay. Chúc các bạn học tốt và thành công

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM

CBHD : TS Nguyễn Đăng Nam

Lớp : k1 – Lọc Hóa Dầu

PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA VÒNG CV

GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CV

Định nghĩa

•Voltammetry Cyclic (CV) là phương pháp điện hóa thực hiện phép đo dòng diện sinh ra trong một pin điện hóa trong điều kiện điện áp vượt quá giới hạn theo phương trình Nernst

•CV được thực hiện bằng cách tuần hoàn điện thế của một điện cực làm việc và đo kết quả dòng điện

 Hệ số khuếch tán của một chất phân tích

 Độ giảm điện thế hiệu dụng

 Kiểm tra độ ăn mòn kim loại

 Phân tích ảnh hưởng của anion sulphite, sulphate

và bicarbonate đối với sự ăn mòn carbon trong

nước chứa ion choloride

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

 Phương pháp đo này cho phép đặt lên điện cực nghiên cứu một điện thế có dạng xác định được quét theo hướng anot hoặc catot để quan sát dòng tương ứng

 Trong phương pháp đo này, bề mặt điện cực phải được phục hồi trước khi đo, dung dịch không có sự khuấy trộn

và sự chuyển khối theo sự khuếch tán

 Đường cong phân cực là đường tuần hoàn biểu diễn mối quan hệ giữa mật độ dòng I và thế E

 Đường cong phân cực vòng phụ thuộc vào việc lựa chọn dung môi, chất điện ly nền và bản chất điện cực

THIẾT BỊ

Thiết bị BAS Epsilon:

THIẾT BỊ

BAS C3 Cell Stand

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP

Ưu điểm

 Sử dụng rất rộng rãi cho để kiểm tra đặc tính khử oxy hóa ban đầu của một phân tử (các thế oxi hóa khử,

và sự ổn định của các trạng thái oxy hóa khác)

 Độ nhạy cao, phân tích đơn giản

 Độ chính xác cao, khả năng lặp lại, chi phí vừa phải

 Kỹ thuật phân tích không quá phức tạp

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP

Nhược điểm

 Các hiệu ứng chuyển electron không đồng nhất và phản ứng hóa học không thể tách rời Nếu cả 2 ảnh hưởng cùng xuất hiện thì các hằng số tốc độ của các quá trình này chỉ có thể được tính toán bằng cách sử dụng phương pháp mô phỏng

 Ngoài ra, tỷ lệ của đỉnh dòng faradaic để giảm dòng điện nạp khi tăng tốc độ quét v (khi ip là tỷ lệ thuận với v1/2 ), và điều này đặt một giới hạn trên cho các giá trị của v có thể được sử dụng

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP

Nhược điểm

 Cần có dòng điện nền để nạp trong suốt quá trình đo

độ lớn v.C dl (C dl là điện dung của bản cực của các điện cực làm việc) Điều này hạn chế giới hạn phát hiện khoảng 10 -5 M

 Khó hiểu và khó phân tích dữ liệu do nhiều thông tin

và khó phân biệt

PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH ĐO

• Clip ve CV

ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH XÚC TÁC

ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH XÚC TÁC

 Phân tích cấu trúc xúc tác

PHƯƠNG PHÁP ĐO TỔNG TRỞ

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ IES

 IES là phương pháp đo điện trở kháng được sử dụng phổ biến, rộng rãi hiện nay

 Ban đầu áp dụng cho đo điện trở kháng trên 2 lớp điện dung

 Ngày nay áp dụng để nghiên cứu các điện cực và các

bề mặt phức tạp

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

• Dữ liệu thu được có thể biểu diễn ở dạng vector ở dạng

số phức

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Dữ liệu được trình bày ở dạng đồ thị Bode hay đồ thị Plot

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

• Pin điện hóa được chuyển đổi thành mạch điện với các thành phần:

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Đồ thị Nyquist đã được chọn đúng 1 mạch điện tương đương.

 Từ mạch đồ thị, phần mềm sẽ giúp ta chọn được 1 mạch điện tương đương với các quá trình xảy ra trong bình

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Từ mạch điện ta tính được

Điện dung của lớp điện tích kép ở mỗi thế điện cực

Điện trở dịch chuyển điện tích

Sự phụ thuộc Z’ vào nồng độ phụ gia đưa vào và tần số quét

Từ đó ta có thể tiếp tục nghiên cứu về tính chất khếch tán, động học …của điện cực

THIẾT LẬP HỆ THỐNG EIS

THIẾT LẬP HỆ THỐNG EIS

• Hệ thống bao gồm các bộ phận :

 Ba điện cực: điện cực làm việc (working electrode), điện cực chỉ thị (counter electrode) và điện cực tham chiếu (reference electrode)

 Potentiostat: tái hiện quang phổ theo chế độ cài đặt trước

 Function generators: bộ nguồn phát

 Và một máy tính cá nhân được trang bị phần mềm xử

lý số liệu chuyên dụng

ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PP EIS

 Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này chính là

không phá hoại mẫu, có thể thực hiện được đối với môi trường có độ dẫn điện kém, quá trình thực hiện tương đối nhanh và kết quả thu được khá chính xác (do tính hiệu được use có biện độ nhỏ ít gây arh

hưởng đến mẫu

 Nhược điểm: thời gian xây dựng đồ thị trở kháng bị giới hạn nhiều bởi công nghệ xử lý số liệu Mặt khác, các số liệu này tương đối phức tạp và khó phân tích

ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC XÚC TÁC

VÍ DỤ

• Kết quả đo

VÍ DỤ

Mạch điện tương đương gồm:

CD :điện dung của lớp điện tích kép

RadH , CadH : là điện trở và điện dung của hydrogen hấp phụ

Re : điện trở dung dịch

VÍ DỤ

Bảng công thức điện trở và điện dung của quá

trình hấp phụ

VÍ DỤ

Đồ thị cho ta thấy tỉ lệ hấp phụ trên

polycrystalline Pt < Pt(111)