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

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
CBHD : TS Nguyễn Đăng Nam
Thực hiện : Nhóm 2
Lớp : k1 – Lọc Hóa Dầu
PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA VÒNG CV
Nhóm 3 2
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
Nhóm 3 3
ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP
CV được ứng dụng để nghiên cứu các thông số định
tính về quá trình điện hóa trong điều kiện khác nhau
như

Hóa học lượng pháp điện tử (Stoichiometry
electron) của một hệ

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
Nhóm 3 4
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
Nhóm 3 5
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Quan hệ giữa dòng điện cực đại với tốc độ quét thế
i
P
= 2,99.10
5
.n.(α.n
a
)

1/2
.A.C
0
.D
1/2
.v
1/2
E
pc
= E
0
– RT/( α
c
.n
a
.F).(0.78 +lnD
1/2
/k
0
+ 1/2.lnb)
Nhóm 3 6
THIẾT BỊ
Cấu tạo thiết bị gồm 3 các
điện cực nhúng trong một
dung dịch điện phân:

Điện cực làm việc
(Working electrode)

Điệc cực tham chiếu

(Reference electrode)

Điện cực phụ trợ (Auxiliary
electrode)
Nhóm 3 7
THIẾT BỊ
Thiết bị BAS Epsilon:
Nhóm 3 8
THIẾT BỊ
BAS C3 Cell Stand
Nhóm 3 9
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
Nhóm 3 10
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 i
p
là tỷ lệ thuận
với v
1/2
), và điều này đặt một giới hạn trên cho các giá
trị của v có thể được sử dụng
Nhóm 3 11
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
Nhóm 3 12
PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH ĐO

Nhóm 3 13
•
Clip ve CV
ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH XÚC TÁC
Nhóm 3 14
ỨNG DỤNG TRONG NGÀNH XÚC TÁC

Phân tích cấu trúc xúc tác
Nhóm 3 15
PHƯƠNG PHÁP ĐO TỔNG TRỞ
Nhóm 3 16
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
Nhóm 3 17
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Áp một dòng điện xoay chiều hình sin với tần số cố định
vào điện hóa.

Đo tín hiệu thu được và tính điện trở kháng tại tần số đó.

Z

ω
= e
ω
/i
ω

Thực hiện phép đo trong dải tần số rộng.

Vẽ đồ thị và phân tích.
Nhóm 3 18
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Tín hiệu vào và ra trong EIS
Nhóm 3 19
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
•
Dữ liệu thu được có thể biểu diễn ở dạng vector ở dạng
số phức.
Nhóm 3 20
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Dữ liệu được trình bày ở dạng đồ thị Bode hay đồ thị Plot
Nhóm 3 21
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
•
Pin điện hóa được chuyển đổi thành mạch điện với các
thành phần:
Nhóm 3 22
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
•
Điện dung của lớp
điện tích kép.

•
Điện trở của quá
trình vận chuyển
electron
•
Điện trở của chất
điện phân
Randles Cell
(Simplified)
Nhóm 3 23
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
điện hóa.

Một thành phần trong mạch điện sẽ tương đương với 1
hoạt động trong đặc trưng trong pin điện hóa.

Một hệ phức tap sẽ yêu cầu 1 mạch điện tương đương
phức tạp hơn.
Nhóm 3 24
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.
Nhóm 3 25