镉污染粉土电化学特性试验研究

基于电化学测试技术,将电化学阻抗谱(EIS)理论与测试技术应用于镉污染粉土内部结构和电化学特性的研究。通过试验得出镉污染粉土的Nyquist图表现为一个时间常数的容抗弧,Bode图中阻抗模值受污染介质含量和频率的影响;模拟分析得到镉污染粉土的等效电路模型,主要包括溶液电阻、固液界面电阻和固体颗粒表面双电层电容三个主要电学元件;通过拟合等效电路参数值后得出:溶液电阻随着污染介质含量的增大呈对数减小,固液界面电阻随着污染介质含量的增大呈线性减小;固体颗粒表面双电层电容随着污染介质含量的增大呈指数增大。     

碳酸氢钠饱和盐渍砂土的电化学特性试验研究

为分析碳酸氢钠含量对饱和盐渍砂土的电化学特性影响,通过配置4组不同浓度的碳酸氢钠溶液与标准砂混合形成碳酸氢钠饱和盐渍砂土;运用三电极体系下电化学阻抗谱法研究了不同含量的碳酸氢钠饱和盐渍砂土的电化学特性。研究结果表明:不同含量碳酸氢钠饱和盐渍砂土的Bode图中的阻抗模值随着碳酸氢钠含量的增加和频率的增加都呈现减小的趋势;Nyquist图主要包括高频区的圆弧、中频区的直线段及低频区的圆弧;且等效电路含有两个时间常数。碳酸氢钠饱和盐渍砂土的等效电路由电极与溶液界面的电荷转移电阻、扩散电阻、常相位角元件、砂粒固液界面电阻、砂粒固液界面电容以及溶液电阻六部分组成。碳酸氢钠含量的增加使得孔隙液中的离子浓度增加、扩散层内的离子向砂粒表面的转移能力增强、土水离子交换更频繁,导致溶液电阻和砂粒固液界面电阻随着含量的增大而减小;砂粒固液界面电容、常相位角元件的电容随着碳酸氢钠浓度的增大而增大。     

温度对粉土电化学特性影响的试验研究

为了研究不同温度下粉土电化学性质的变化规律,通过使用电化学法测量粉土在五个温度梯度下的电化学阻抗谱图,运用Zsim Demo拟合其等效电路,研究电路参数的变化规律及分析其机理,结果表明:温度对粉土Nyquist图影响表现为高频区和中频区的两个时间常数下的圆弧以及低频区的扩散斜线;Bode图表现为随着温度的上升,土的阻抗模值持续减小;不同温度所对应的实际等效电路包含了溶液电阻、电荷传递电阻、常相位角元件、多孔层的电阻元件、电容元件以及扩散电阻六个电化学元件;随着温度的升高,电极发生反应的速率随之增快,电荷在土中的导体相转移速度增快,表现出溶液电阻、电荷传递电阻、多孔层的电阻均在-20℃时最大,而常相位角原件的双电层电容参数值在20℃时达到最大。     

砂土的电化学阻抗特性及其试验研究

通过电化学工作站测试了不同颗粒尺寸、不同含水量砂土体系的电化学阻抗谱图,利用Z-View软件拟合与解析其等效电路,分析电路参数与颗粒尺寸、不同含水量的变化关系,并研究了各个参数之间的相互关系。结果表明:砂土的电化学阻抗谱呈准Randles模型,其等效电路元件包括:孔隙溶液电阻、固-液界面电容、电荷转移电阻、扩散阻抗。Bode图中阻抗模值随着频率、含水量及颗粒尺寸的增大呈下降趋势;当含水量相同时,孔隙溶液电阻基本相同,随着颗粒尺寸的增大,固-液界面电容呈增大趋势,电荷转移电阻、Warburg扩散系数呈减小趋势;当颗粒尺寸相同时,随着含水量的增大,固-液界面电容呈增大趋势,孔隙溶液电阻、Warburg扩散系数呈减小趋势。研究结果对电化学阻抗谱理论在岩土工程性质方面的应用与研究提供新的思路与技术。     

典型砂土盐渍土的电化学特性及其腐蚀性研究

为了研究砂土盐渍土的电化学特性及其腐蚀性评价应用,通过正交助手和SPSS设计典型含易溶盐阴离子(Cl~-,SO_4~(2-)和HCO_3~-)砂土盐渍土的正交试验组,对砂土盐渍土的电化学阻抗特性及X80钢的电化学极化进行了测试。根据砂土盐渍土中电子、离子运动分布规律,建立了基本等效电路模型。砂土的阻抗谱高频端对应电极表面双电层电容和法拉第过程电阻,低频端对应于砂层的电容和电阻。砂土盐渍土的Nyquist图均呈现高频区容抗弧和低频区不同程度的扩散斜线。统计学极差分析显示,各种阴离子对等效电路参数的影响机理呈现一定的规律;砂土盐渍土对X80钢的腐蚀属于轻微的局部腐蚀,生成了铁的氧化物。三种阴离子共存的砂土盐渍土中,SO_4~(2-)对砂土电化学腐蚀行为影响较大;对腐蚀速率影响大小排序为SO_4~(2-)HCO_3~-Cl~-。实际应用中根据电化学阻抗谱和极化电阻的测量值可以综合判断砂土的腐蚀性。     

Na/Al对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物电化学响应的影响

本文对养护28d龄期不同Na/Al条件下的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的单轴抗压强度和电化学阻抗响应进行了系列测试和分析。根据地聚合物中离子扩散的特点,建立了基本等效电路模型,利用ZSimDemo3.30d软件拟合与解析等效电路,分析各电路元件参数与Na/Al的关系。结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的抗压强度随着Na/Al的增大呈先增大后减小的趋势。电化学阻抗谱测试结果显示,Nyquist图均呈现高频区扁平容抗弧和低频区不明显的扩散曲线;等效电路模型为R(Q(RW)),且随着Na/Al的增大,地聚合物体系的总电阻和硅铝酸盐凝胶中的双电层电容均呈先增大后减小的趋势,而电荷转移电阻随着Na/Al的增大呈减小趋势。本研究运用电化学阻抗谱技术对地聚合物的电化学阻抗特征进行分析,揭示了赤泥-煤系偏高岭土地聚合物抗压强度随Na/Al的变化规律,同时也证明了电化学阻抗谱技术运用于地聚合物强度测试的可行性,为地聚合物无损检测技术提供新思路、新手段。     

pH值对粉土电化学特性的影响试验研究

通过配制五种不同pH值的粉土土样,运用电化学阻抗谱（EIS）研究了pH值对粉土电化学特性的影响,试验结果表明：pH值对粉土Nyquist图影响表现为准Randles型曲线,即高频区一个圆弧和低频区的斜线;Bode图中阻抗模值随着频率上升而下降并随着粉土的pH值的改变呈规律性变化;不同pH值的粉土其等效电路模型主要包括溶液电阻、电荷传递电阻、常相位角元件及扩散电阻四个电化学元件,其中溶液电阻、电荷传递电阻、扩散电阻的数值均在粉土的pH值为7时最大,而常相位角元件双电层电容参数值在粉土的pH为7时最小     

pH对粉土电化学特性的影响试验研究

通过配制五种不同pH的粉土土样,运用电化学阻抗谱(EIS)研究了pH对粉土电化学特性的影响,试验结果表明:pH对粉土Nyquist图影响表现为准Randles型曲线,即高频区一个圆弧和低频区的斜线;Bode图中阻抗模值随着频率上升而下降并随着粉土的pH的改变呈规律性变化;不同pH的粉土其等效电路模型主要包括溶液电阻、电荷传递电阻、常相位角元件及扩散电阻四个电化学元件,其中溶液电阻、电荷传递电阻、扩散电阻的数值均在粉土的pH为7时最大,而常相位角元件双电层电容参数值在粉土的pH为7时最小。     

灰土电化学阻抗谱(EIS)与力学性能的试验研究

在电化学体系研究和分析中,电化学阻抗谱的拓扑结构是一项十分重要的内容。把灰土的的电化学阻抗谱性质和其抗剪强度指标联系起来,可以得出一定关系,这为灰土的力学性能测试提供一个新的方式和途径。通过对不同龄期的灰土电化学测试,得出Nyquist图和Bode图,用相应的等效电路模拟其电化学阻抗谱并得出其参数;结合灰土的内部反应机理,分析参数变化过程,以及与相应龄期灰土抗剪强度指标的关系。试验结果表明:灰土的硬化过程可以分为前期和相对稳定期;其阻抗谱在前期呈现准Randles模型,相对稳定期呈现非Randles模型;通过等效电路模拟,得出其电路的参数:灰土溶液电阻Rs、灰土内部双电层CPE、电荷转移电阻Rt以及扩散阻抗ZW。随着龄期的增长,Rs、Rt、ZW在不断增大,CPE不断减小;通过灰土内部反应机理与等效电路参数的分析,灰土的黏聚力c、内摩擦角φ可以用参数α,β表示出增长的关系。     

锌粉形态对无机富锌涂层耐蚀性的影响

以正硅酸乙酯水解液为成膜物质,混合锌粉为填料,探究了片状锌粉取代比对醇溶性无机富锌涂层耐蚀性的影响。采用开路电位(OCP)法、电化学阻抗谱(EIS)法研究了涂层的开路电位和电化学阻抗谱随浸泡时间的变化规律。OCP法研究结果表明:片状锌粉的加入提高了涂层的耐蚀性,片状锌粉取代比为75%时涂层开路电位更负,在浸泡的第11天涂层失去阴极保护作用。EIS法研究结果表明:刚开始浸泡时,涂层的阻抗谱为半径很大的容抗弧,且随着片状锌粉加入量的增加,半径逐渐减小。浸泡初期,阻抗谱表现为双容抗弧特征,浸泡中后期,阻抗谱高频段表现为容抗弧,且随着浸泡时间先增大后减小,低频段表现为Warburg的特征。等效电路研究结果表明:随着浸泡时间的延长,涂层的电容值先减小增大,电阻值先增大后减小。     

二氧化硅电脱氧反应的交流阻抗谱

采用交流阻抗等电化学技术研究了SiO2在等物质的量CaCl2和NaCl熔盐中的电脱氧反应.交流阻抗谱表明,SiO2电脱氧为单质硅的反应是两步反应,与循环伏安曲线上的两个还原电流峰相符合.电脱氧后电极产物的XRD分析证实,在反应体系存在着下列中间物:SiO,CaSiO3和Ca2SiO4.通过拟合交流阻抗谱与等效电路,得到SiO2电脱氧反应的电荷传递电阻、双电层电容和活化能.在低电压范围内,电荷传递电阻和活化能均随阴极电压的增加而降低,表明SiO2电脱氧反应的速度控制步骤是电荷传递过程.本研究工作对提高SiO2电脱氧过程的电流效率有重要意义.     

Insight into the covalent grafting of organic films onto carbon steel surfaces for protection

The novel use of p-nitrophenyldiazonium tetrafluoroborate salt(GG salt)as a protectant that is electrochemically grafted onto carbon steel has been investigated in0.05 mol L-1H2SO4and 5 wt%NaCl solutions using various corrosion monitoring techniques,such as electrochemical impedance spectroscopy,potentiodynamic polarisation,infrared spectra and scanning electron microscopy measurements.The electrochemical study reveals that this compound is a mixed inhibitor that predominantly controls the cathodic reaction.The surface-grafted film decreases the double-layer capacitance and obviously increases the charge transfer resistance relative to a bare carbon electrode.The values of inhibition effect remain nearly unchanged with an increase in temperature range of 298–318 K.The aryl diazonium is covalently bonded on the steel surface,causing a slight decrease in the apparent activation energy.Overall,the surface-grafted films exhibit excellent inhibition performance in acid and saline solutions within the studied temperature range.     

冻融循环对埋地管线在盐渍土中腐蚀行为影响的室内模拟试验研究

为探清冻融循环过程对管线钢材在盐渍土环境中腐蚀的影响,通过室内模拟试验,采用电化学阻抗谱测试(EIS)技术和极化曲线测试手段研究了不同冻融循环次数下X70钢在NaCl污染砂体系中的电化学腐蚀行为。EIS测试结果表明:污染砂体系的阻抗值会随着冻融次数的增加而降低,降低的主要原因是冻融循环导致了体系电阻R_s及电荷转移电阻R_(ct)的降低;极化曲线测试结果表明线性极化电阻R_p随冻融循环次数的增加而降低。通过室内模拟试验可知污染砂体系的腐蚀性会随着冻融循环次数的增加而提高,即埋地管线在盐渍土中的使用寿命随着冻融循环次数的增加而降低。     

磷酸铁锂动力电池阻抗谱参数分析

以电动汽车用动力锂离子电池为测试对象,通过等效电路拟合实际测量的电化学阻抗曲线来分析电池电极系统的动力学过程,并选取等效电路模型在不同荷电状态下的参数分析不同交流阻抗组份及阻抗特性对电池充放电特性的影响。 结果表明:基于阻抗谱测试得到的等效电路模型参数有利于得出更高精度的电池电荷转移阻抗以及扩散阻抗,并且较好地区分电化学极化和浓差极化,可以用于分析不同温度和不同荷电状态的电池充放电性能。      

阴极低铂载量催化剂直接甲醇燃料电池的交流阻抗谱

为了降低直接甲醇燃料电池(DM FC)的成本,研究了阴极低铂载量催化剂的DM FC的交流阻抗谱(E IS)。利用等效电路,考察温度、空气体积流量对DM FC单电池的反应动力学、传质以及欧姆阻抗等电极过程的影响。实验表明:膜阻抗、常相位角元件的电容、电荷转移电阻、以及甲醇氧化弛豫过程相关的低频电感和电阻随着工作温度的升高而呈规律性的变化;空气流量则对电荷转移电阻和低频电感的影响较为显著。     

Studies of the first lithiation of graphite materials by electrochemical impedance spectroscopy

Recently, lithium-ion batteries have attracted inten- sive research interests, especially with respect to the complex interfacial reactions between electrolyte and electrode. Carbonaceous materials are most widely em- ployed as negative materials for lith…