计时电流分析法英文解释翻译、计时电流分析法的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【机】 chronoamperometry
分词翻译:
计时的英语翻译:
reckon by time; time
【经】 timekeeping
电流分析法的英语翻译:
【化】 ampetometry
【医】 amperometry
专业解析
计时电流分析法(Chronoamperometry)是一种基础的电化学分析技术,通过施加恒定电位于工作电极,实时监测电流随时间的变化规律,从而研究电极反应动力学、扩散过程或分析物浓度。其核心在于测量电流的暂态响应,而非稳态值。
一、基本原理与定义
在固定电位阶跃下,电极表面发生氧化或还原反应,电流初始值取决于反应速率,随后受反应物扩散控制而衰减。电流-时间关系符合Cottrell 方程:
$$
i(t) = frac{nFAD^{1/2}C}{pi^{1/2}t^{1/2}}
$$
其中:
- $i(t)$:时间 $t$ 时的电流
- $n$:电子转移数
- $F$:法拉第常数
- $A$:电极面积
- $D$:扩散系数
- $C$:本体溶液浓度
该方程表明电流与时间的平方根成反比,是定量分析的依据。
二、技术特点
- 暂态过程分析:直接观测电极反应初期的动力学信息,如电荷传递速率常数。
- 扩散控制验证:电流衰减符合 Cottrell 方程可确认反应受扩散主导。
- 高灵敏度:适用于低浓度检测,尤其在纳米电极上可显著提升信噪比。
三、典型应用场景
- 电催化表征:评估催化剂对反应物(如氧气还原)的活性与稳定性。
- 生物传感器:检测神经递质(多巴胺)或代谢物(葡萄糖),利用电流衰减曲线定量目标物。
- 腐蚀研究:监测金属钝化膜形成过程的电流瞬变。
- 纳米材料电化学:研究量子点、碳纳米管的电子转移行为。
四、权威参考文献
- Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd ed.). Wiley, 2001. p. 156-164. (经典教材阐述理论与方程推导)
- Wang, J. Analytical Electrochemistry (3rd ed.). Wiley-VCH, 2006. pp. 72-78. (详述生物传感与纳米电极应用)
- 国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC) 推荐术语定义:"Chronoamperometry" in Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). (标准术语规范)
注:引用来源为电化学领域公认著作及国际标准,未提供链接以确保权威性。
网络扩展解释
计时电流分析法是一种电化学研究方法,其核心是通过施加特定电位阶跃并记录电流随时间的变化,分析电极反应动力学和扩散过程。以下是综合多来源信息的详细解释:
1.基本定义
计时电流分析法属于控制电位法,通过向工作电极施加单或双电位阶跃(如从无反应发生的电位跃迁至活性物质反应的电位),记录电流随时间的变化曲线(i-t曲线)。该方法适用于静止电极且未搅拌溶液的条件,主要反映电极表面附近浓度梯度的变化。
2.工作原理
- 电位阶跃:实验时施加瞬时电位变化,例如从平衡电位突跃至极限扩散电位。此时电极表面电活性物质迅速反应,导致电流响应。
- 扩散控制:电流大小与电极表面浓度梯度成正比。随着时间推移,扩散层厚度增加,浓度梯度减小,电流逐渐衰减,遵循Cottrell方程:
$$
i(t) = frac{nFAD^{1/2}C}{pi^{1/2}t^{1/2}}
$$
其中$n$为电子数,$F$为法拉第常数,$A$为电极面积,$D$为扩散系数,$C$为浓度。
3.应用领域
- 电极反应机理研究:特别适用于分析耦合化学反应的电极过程(如有机电化学反应中间体的鉴别)。
- 稳定性测试:通过恒定电位下的电流变化评估电极材料或催化剂的稳定性。
- 定量分析:结合安森方程(Anson equation)计算吸附物种或双电层充电电量。
4.与其他方法的区别
- 与计时电量法的区别:计时电量法记录总电量(Q-t曲线),而计时电流法关注瞬时电流变化。
- 与循环伏安法的区别:后者通过连续扫描电位获得循环伏安图,而计时电流法仅施加阶跃电位,更适合快速动力学研究。
5.实验特点
- 固定电极面积:通常采用固定面积的电极以简化扩散模型。
- 灵敏度高:可检测微弱的吸附或表面反应信号。
- 操作简便:无需复杂电位扫描程序,适用于实时监测。
如需更完整的实验步骤或数学推导,可参考电化学教材或专业文献(如、9的学术资料)。
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