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Levich 實(shí)驗(yàn)(RDE)

來源:博卓生物科技(上海)有限公司   2023年01月12日 15:16  

Levich Study (RDE)

 

1總覽

Levich 實(shí)驗(yàn)是一個(gè)常用的實(shí)驗(yàn),使用旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE),在不同的旋轉(zhuǎn)速率范圍內(nèi)獲得一系列伏安圖。

對于一個(gè)簡單的電化學(xué)系統(tǒng),其中半反應(yīng)的速率僅由電極表面的質(zhì)量傳輸控制,伏安圖的總體級別大小應(yīng)該隨著旋轉(zhuǎn)速率的平方根而增加(見圖1,左)。

Levich 研究測得的電流通常與旋轉(zhuǎn)速率的平方根畫在一個(gè)稱為 Levich 圖的圖上。正如Levich方程所預(yù)測的那樣,極限電流(1。紅色圓圈)隨轉(zhuǎn)速的平方根線性增加(斜率為0.620 nFAD2/3v-1/6C) ,直線在零點(diǎn)截?cái)啻怪陛S。通常選擇一組旋轉(zhuǎn)速率是全部平方數(shù)的倍數(shù)(例如100、400900、1600 RPM ) ,以便于構(gòu)建圖。

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如果在 Levich 研究期間觀察到的電化學(xué)半反應(yīng)是簡單的和可逆的半反應(yīng)(由于緩慢的動(dòng)力學(xué)或耦合的化學(xué)反應(yīng)沒有并發(fā)發(fā)生) ,那么無論旋轉(zhuǎn)速率如何,質(zhì)量傳輸控制伏安圖的形狀都將是 S 形的。這意味著沿著伏安圖觀察到的任何給定電位的電流將隨著旋轉(zhuǎn)速率的平方根線性變化(見圖1,右) ; 然而重要的是Levich 方程只適用于極限電流,而不是沿著S上升部分的電流。

 

因?yàn)?/span> Levich 方程只適用于極限電流,所以 Levich 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果通常是極限電流與旋轉(zhuǎn)速率的平方根的簡單關(guān)系圖(2)。中間部分)。Levich研究數(shù)據(jù)的另一種表示方法是根據(jù)響應(yīng)電流對Levich方程進(jìn)行重新排列

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角旋轉(zhuǎn)速率的倒數(shù)電流與倒數(shù)平方根的圖(3)。右)被稱為 Koutecky-Levich

同樣,對于一個(gè)沒有并發(fā)反應(yīng)的簡單和可逆的半反應(yīng),數(shù)據(jù)沿著一條直線下降,在零點(diǎn)攔截垂直軸。然而,如果這條線在零以上截?cái)啻怪陛S,這就強(qiáng)烈地表明,半反應(yīng)受到緩慢的動(dòng)力學(xué)而不是質(zhì)量傳輸?shù)南拗啤?/span>

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2 參考文獻(xiàn)

· Levich, V. G.  Physicochemical hydrodynamics, 1st ed. Prentice-Hall: Englewood Cliffs, NJ, 1962.

· Zoski, C. G.; Leddy, J.; Bard, A. J.;   Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (Student Solutions Manual), 2nd ed. John Wiley: New York, 2002.

· Treimer, S.; Tang, A.; Johnson, D. C.  A Consideration of the Application of Koutecky-Levich Plots in the Diagnoses of Charge-Transfer Mechanisms at Rotated Disk Electrodes.  Electroanalysis200214(3), 165-171.

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