实验5线性极化法测量金属Zn腐蚀的极化电阻实验报告.doc

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1、华南师范大学实验报告学生姓名学号20专业新能源材料与器件年级、班级2014课程名称电化学实验实验项目线性极化法测量金属Zn腐蚀的极化电阻实验类型验证□设计□综合实验时间2016年5月4日实验指导老师吕东生实验评分4一、实验目的1.了解极化电阻Rp的含义;2.掌握线性极化法测量金属腐蚀的极化电阻。二、实验原理金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，由于金属Zn具有较负的电极电位，当它与电解质溶液接触时，将会发生电化学腐蚀。在酸性或中性溶液中，金属Zn的电化学腐蚀反应为：而在碱性溶液中，金属Zn的电化学腐蚀反应为：在金属Zn上进行电化学腐蚀的过程中，如果外电路无

2、电流流过时，金属Zn的阳极溶解速率与其表面析氢速率相等，该速率就是Zn的腐蚀速率，用电流密度i腐，此时金属Zn的电位即是腐蚀电位φ腐。在实际应用中，不容易测得比较准确的i腐值，通常根据极化电阻Rp的测量值来判断腐蚀体系的腐蚀速率的大小。腐蚀金属电极的极化曲线在腐蚀电位φ腐处切线的斜率称为该腐蚀金属电极的“极化电阻”。本实验采用线性极化法来测定Rp的值。图1.某腐蚀电极在1MH2SO4溶液中线性电位扫描曲线(虚线为线性拟合线)，扫速0.3mV/s.线性极化的含义即是指在腐蚀电位附近，当Δφ≤10mV时，极化电流i与极化电位Δφ之间存在着线性规律。通过线性部分的拟合可以求得：4也即是说

3、极化电阻Rp为该直线的斜率的倒数，其单位是Ω•cm2。Δφ的单位是V，而i的单位是A/cm2。Rp的值可以用来衡量腐蚀速率的大小，它的值越大，表明腐蚀电流i腐值越小，即是腐蚀速率越小。三、实验器材CHI电化学工作站；甘汞电极；Hg/HgO电极；铂电极；金属Zn电极；0.2MZnCl2溶液；0.2MKOH溶液；1200目细砂纸；高压氮气；电解池四、实验步骤1.预处理电极：微微沾水后用细砂纸仔细打磨研究电极，清洗电解池，加入1/3体积的0.2MZnCl2溶液2.向溶液中通入N2气5min，除去其中的氧气。打开电化学工作站，并将铂电极、Zn电极和参比电极（ZnCl2溶液为甘汞电极，KOH

4、溶液为Hg/HgO电极）放入电解池中，3.选择菜单中的“T”后，选择“OpenCircuitPotential”测出开路电位；4.选择“线性扫描伏安”功能，从φ开路-30mV的电位开始扫描，终止电位是φ开路+30mV，扫描速率是0.3mV/s。5.更换电解液为0.2MKOH溶液，参比电极为Hg/HgO电极。重复上述步骤。测量金属Zn在0.2MKOH溶液中的线性极化曲线。五、数据处理与分析1.将测得的金属Zn电极在0.2MZnCl2溶液和0.2MKOH溶液中的开路电位转换成氢标电极后进行比较；①实验测得在0.2MZnCl2溶液中的开路电位为φ’=-1.0462V因为参比电极甘汞电极标

5、准电极电势为0.244V所以φ=-1.0462+0.244=-0.8022V②实验测得在0.2MKOH溶液中的开路电位φ’=-1.3100V因为Hg/HgO电极电位0.114V所以φ=-1.31V+0.114V=-1.196V由此可得金属Zn电极在0.2MZnCl2溶液的开路电位正于在0.2MKOH溶液中的开路电位42.在两张图中分别作出金属Zn电极在两种溶液中的线性极化曲线，并进行线性拟合，求出极化电阻Rp的值。说明金属Zn在哪一个溶液中更容易发生腐蚀。图2金属Zn电极在0.2MZnCl2溶液图2金属Zn电极在0.2MKOH溶液的线性极化曲线（虚线为线性拟合线）的线性极化曲线（虚

6、线为线性拟合线）如图2所示，在0.2MZnCl2溶液中，拟合直线斜率1=3.76*10^-3即倒数Rp为266.14Ω如图3所示，在0.2MKOH溶液中，拟合直线斜率2=7.82*10^-4即倒数Rp倒数为1278.2Ω所以在0.2MZnCl2溶液中，由于Rp小，即腐蚀电流值越大，腐蚀速率越快4