Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications

19

Transcript of Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications

�

����������������� ������������������������������������ ����������������� ������ � ����!�"��#��������� �$�����% ����������&�����'�����(�$ �����������

����� ������(�� �����)��������(%� ������*+�(����� ����������� �%���#������!,�-,�*������($ ���'����%���.�/�0�1�2� ���� ��������

3 ������'�������4�����������������"������(��)�������4���������$������ � ���'����156��7���$������������������

���� �+�8$�9�+�*-��2� ���� �$��������!,�-,�*����)��������%���$����1�5����7�������$����� ��&���8"������������� ��

,�$���$���������&���% ���%���#������!,�-,�*�����$��:�3 ����������% �����$������'��� ���� �����������%�����������&�� �����������#������!,�,-�*�;!����9�!�"��9�!�<�=�%���� ������������% ����

3 ����������$������&� ���� ��% ��� �������������&�� ���� ��#������!,�-,�*� ����� �������"���$�����% ���� ��&��� ������������� ��� ���%�������$��(�������%�������� ����(%��������

"������� (�'���� % ���������� ��!,�-,�*�" ������� ��� % �������!,�-,�*�>�!�����!�"���!�<���*�����($���&������������� �$�� �

������?� �����������%��������������$�������������������%�(��� �����(%� ������

#������!,�-,�*��@ ���'�������(��� �����A$��* �������� ���&�������������������������� �������(��� �����A$��������������������%

*)��������(%� �����7���B%������������C����������'������������ �����%��D���%��������%�����%��7���B%���E(�� � ����% ����;+�8$�9�+�*-=�

����������A$����������� ��%������(� � ��������� �������� �������� ���&���%���$

�&� �������������(�&���%�$����������%����+�*-�����������������A$���

?%�����������C�* ���$����������� ����"���$���������%����% ��������������%�������$������ ����������� �%���$����������)���������$������

��%�����������C���%��������������������$���(� ����$�� ���&����� ����������&��������"���$�����������������%��� ��%�������$������� ����� ���%���$��$��

�

���'������C�� ���% �%$

+��������% ������������% �$����(%� �'��� ������

� �����%������$���� ����% ���� ����

�������9+ �����(�'����������

8 �����&�������9� �������������F� ����������� �����F��������%���� �%���

(�������������� ���������������

��������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

!87���(���;G2�����)�.�$� =�

" �%�����������;78�GGHGI3=� � � � � � � #�� ����������� �� �

/B%���%����%�������� ���%��� +����� ������� � % �%����

� � � � � J���9�������������

� � � � �

7���9�,����?��' ���%�$%��D�����?��(� � ���$��� �

#���� %�9����%��?��' �����������%��D�����?�(��������%�����

���� ��������������������������������������������������������������������������������������������������

������� � �

�

"� ��$������ ����%���$��%������� ������������@+,KLB���� ������%���� ��"������% �%���������%��� �������������(�����������$�������$�D�����

���!����������!�� �����������"��!���#�$�������������������������������������������������������������������������������

�� +��$ ������������������ ����(�$����$���%���$����% �%�������$�$���������� ����%�������

%�$����������$������$������������

� ����$�%������������$� � ������� �������������������

�� ���$����� � ����������������� � ���%������%��(��G5BGI3�78��

�� +��� ��������������������� ���� �� ��'��������&������ ���$���$��%���'������ ��'��������$��'�%�������+��$ ������%����$������������$ ����&��� ��&�������� ���$����� �&��($����������$�������$�������������$�������%���������

�� ����� ��� ���(������������������������������ �������������"���$����%��D�������������%���� ��������� �%� ��(�������� � �#������!,�-,�*�������(% �������� ������)%��(��(�$ ��$��% ������

+�8$�9�+�*-� 4���� ��% ��C�G�.39�����% ���������&���� ���������% ��� ������% ��% ��� ����4����� ���������% ��:�5�I139������;+�8$=��G�539�����;+�*-=�

!���� � � 4���� ��% ��C/�239������� � � �)���������������% ��C�0�G39������� � � %

����������% ��� ����4���� �� ���������% ��C.�139����������� ��

!�"�� � � 4���� ��% ��C/�M39������� � � �)���������������% ��C�0�.39������� � � %

�

� � � % ��� ����4���� �� ���������% ���C/�539����������� ��

!���� � � 4���� ��% ��C�/�/39������� � �)���������������% ��C/�239������

� � � % ���G./*G=�� � � % ��� ����4���� �� ���������% ��C�.�539����������� ��

"� � � 4���� ��% ��C�.�539������� � � ;��$B��$=��)���������������% ��C�.�0239������� � � %� � � % ��� ����4���� �� ���������% ��CG�1539����������� ��

B�3 �������������'������$ ���(��������� ���;��$� �%�������������������$ ��������� ������������'�%����%�%��% ���$%����������� +�%���� ��������������� ���(������������������ *������� �����%�(��������� �����%��� ���% �����������������������* ���&����% �%������%�������� ��3��$��&���%�����%�������������������������%� ���� ����������% ���(����������&��������$������� �����������% ������(% �������� �������'������ �������������%��������7�%��� �������%�������������������%��(�����$ ��

%�������� %���'��4������ ���������(�������( ��������%���������� ���������������������4���� ��"���$�� ��������������������$����%�(�������� ������

% ��� �� ���������������� �&�� �������% ����%���� ��!������������� �����% ������$��� �������(���� ��%��� �����4%��&������������8����� ���%�� �������� �����������������$������� ��

B�� ����'�������������������� ����%� ��'������"���$������($��� �% ������% � �%��(����� ������������%��� �����������%� ��'���������������%��%� ��'����������% �$���� ����������'����N�%��$���$����$��%��($������$��������% �$�����D�B���O�������� ���� ��������$ ����+�*-�������������� ��%�

B�!��������������% �$���� ���� ���� �&��$� ���� �������� ������������� � ���B�+����(� �������+�8$���������� ���� �

� ����8 �����'�%������������������ ������%���$�����%�����(����%��� ��������

&���� ��!����������!�� ��������!���#���� �!���'��������� �������� #���#�!��'������(���������!�� �����)�����*������������ #���������������� ��+�����������'#�!���,�-���#*�� ��������� ����!����������#*����������!���������*�����������,�

�

%������&������$�D���:�

�

��������������

�� ��� ���������������������

���%�%��&�% �%������$��G.3����������(������(���������$���������������������$�����%�����

"���$��������������� ������$�����%���������%��D�����(�� �� ��������9��������������� ���������;������=��%��&�(� �����$��������������,+8�����7P8��-�$�����$����������(�� ������������� ������9��������

����������������������������������������������������������������������������������������������������

��(������(����% ������������������Q����($��� ��$��� ������N�!�<�;/�/3=��!���;/�23=�����!�"�;/�M3=����������������$�%��� ��������������%���� ��"���$������$�����$�� �����$��%����&���$��� �������� ������������

"�(��������� �����:����������������������� ���( ����������������� ������ �(�������� ���������(�$� ����������� ����(��� ����� ������� ��������� ������%������������� �����G5����������$������%����%��������� �������%���� ��"������������ � ���%��������� ������$���:�"���$������������$���

����$�������%�����������������%������������������� ����������� ���� �����&���$� ����� �'�������� ������������� �����������

���������%���� ����( ����������������� �������� ���������������

�

�������(�����%�� � ��% ��:�%�����������&����� ����������:�+�*-��+�8$��������P����������������$��������$�1�$��.5�3����������"���$�����%�� � ��% ��������������' ������($�����(%� ��% ����������N�%���$����

�$ ��&������� �����"�������(��������������������'�%�%����������;+�8$����$�$C�G.�3��+�*-����$�$CM�3=�

*��$���� ��* ����%��� ������J#�%������ �������&�����(������"���$����%������ ��'���������%��%�������������'���%������%��������%������ �%��������� ������ ����%� �� ������(���������'��J#��������������������'�����O��������'��%��������%� �� ���*� ������ ��% �%�����;$������=�������$��������� ������������"���$���$����������$��������&�����%��� � ������������

%�������$������ ���������� ��������

#�������������������� �����&��%���������������� ������� ����(�����%�������������� ��������(���"��D���� ��

� ������������ � ���$������������������$�������� �����(���(����% �$�(%� �����$� ����%���������������$��������$�G�$��25���������

"���$�( ������������������'� ����(%� �������������� �( �����&�� �������������%��D���������������� ���% �$�% ������������%���$����

����������������� ��(%� ������ �� ��%��� �����$������������ � ��������%�� ������

������%��D������������)���������������%�������������$��%��� ������������ ������������"���$�$���B%����% ���������$�����:����� ����(%� �������%� ���(�� ��&���$ ��$���������������������� �(�����%��������� ��&��%��������$��� ��

��(�� �������� ������%����(����� ���������%�%�������������$����('�����������$�&�� ��� �����%��������%�(��� ���� (�'���(� ���� ����� �����&�(��� �������'��(%��� ������ %��� ��

������%��D���������������%�������"���$��% ����������%�$���$����������������������������%�������������(�������������

������������ ����������"���.���.�/�$�� ���%��D�� ���������$�&�%��(��%������������ ������������!���������%�% ����/�/3��/�23��/�M3��� �������� ���������%�� �����������($��������������������������������� ��(��������$����������������% ���;83=�������������� ���;88=���$�� ��������������� ���%�$����%��� ���������'������?��� �&��% ������������%������������&�������$ ��� �% ��� ��$%���$������������% ����������Q����($��0�.3�%���!�"���0�G3�%���!�����/�23�%���!�<���+������ ���% �������� �����%����%����&�%���������� ���������:�"���$��������� ������$�����%���������%��D�����(�� �� ���J���9P������� ������ �����������%��&�(� �����$�������,+8�����7P8��� �������-�$�����$���������������������J���9�������� �������

��������������������� ��

!���������%������� �$�����(����� %��������

-�$���������&����� �$���&��� �$������������������ �����$������%��&����� �$���&����$������������% ����������"���������� �����% ��������������J���9�������� �� ���(�������%�������;������� �C5�GH1�5����% ��CGH2�������=�

�

�������(���� ����� ���� ������&���������������%��������(�� ������@C����(���� ��������� ����(��'������� ������JC����� ��������� �� ��&��������% �$���(����(������"���$������� �������������������������������J���9�������� �������"���$����������� ���#���� %�9J��%��� ��������������������% �$���(����(������"��&��%���(������������ ����� ���� �������� ��������������(������

��(������(������� ������������ ������������?�(�������������������� ���#���� %�9J��%��� ������

��������������������� �������������������0� ���������%���� �����������% ������������������$ � � � ���� ��J$�������� � ������� �� ��'�% �%�����$�����$�&���� �����������%�������%��&��������� � ������&��%�� �������% �%�����������$���� � ��(���� � ������������� � ��3��������A$�����������$����($���&��$� ���%������������ ���$��������������% ������������������������ ��������������'����

��������������(�������% ����

-�$���������&����� �$���&��� �$������������������ �����$������%��&����� �$���&����$������������% ����������"���������� �����% ��������� ���J���9�������� �� ���(�������%�������;# ��������C5�GH1�5���+% ��C�GH2������=�

�������(���� ����� ���� ������&���������������%��������(�� ������@C����(���� ����� �������(�������� ������JC����� ����� ���� �� �����������% �$���(����(������"���$������� �������������J���9�������� �����"���$����������� ���#���� %�9���%��� ��������������������% �$���(��

��(������"��&��%��� �(������������ ����� ���� �������� ��������������(������

��(������(������� ������������ ������������?�(�������������������� ���#���� %�9J��%��� ������

1�23456�7�1/-8&6���������������������� ��

# ��������������������� ������%������%�������������������� �������� �����������$ �����$���83�%��������3���� ��� ����������$��%������$��G91��$�%� ��� �����$��� �$��������%�������(����������������������%������$��G9G5� ����83�$� ��+�������%�����

* �����������% ����������� ������%����(�������% ����$�����(�������%��&��%���$�%����$�����% ���� ��������� ���J���9�������� ������% ����(���������������

�������(������� ��'������@L8-!R-�����������?�(��������������$������� ;��&���� ��������� =�������� ���#���� %�9J��%��� ������

�!����19834�%2"8:-;�$6�7�18&��-<=6�������������� ���������%��������������� �������������������� �����

��&����% ���(�������������% �����������%� ��� ���4�������Q���������($���&��$�� %���������/�M13�%���!�����/�I13�%���!�"���/�/3�%���!�<���� �������"���$��% ����������������%� ��� ���4���������% ��% ����� �������

� � � � � �

* ����% �������������������'�������# ������4����

���

�

��(������(������� ������������ ������������?�(�������������������� ���#���� %�9J��%��� ������

%�������������������� ��

-�$���� ���� �����������&�������(��� ���� ���������G8� � ��(�� � ���)��������(%� ���������� �&��% �����%��&����� � ���� ���'��%�$�4�������% �������������$�%��� ����'��������������� ����������������&���� �����?�(�������� ������������� ���J���9�������� �� ��

�������(������� ��'������ �������?�(�������� ������������ ���#���� %�9���%��� ������

%��������������������������������� ������������

"��������������������% �����$���$�������� ���� � ���������D���A$������ �������������������������� ��������(�����% ��� � ����%���$���&��"������������������$���$������(���� �������� �� ��'��% �%���������$���$��������%��������� � ��"���$��% ���� ��&���(� ���� ����������� ��$�� ���� ����%���������2���������� ��%����������� ����(%�������"���$���������������������%����� %��'������������ %��&�% �%����������(���� � :��* $ �������'�(� ���� ���� %��'������������,+8��� ���������� �����������&�������(������ ���(�%����

� � � � � � �"�����������(��������&��% ���� ��&���(� �������������������������������(�&��

3�������% �%$ ��0�'� ��������� %��'��"���$���������������������������B�����;% �%�����B��(��=��$�����(���� � �����$�����% ������(�����������

�

����������>4.��3������������ ���%��D�� ������%��������������� ������������+�*-�����+�8$��� ���

� ���$��� ���$��%������������ ���J���9�������� ����� �����������%��&�(��� �� �������?�(�������%�������������� ���J���9�������� �� ��

����������3�.��>4���������

��������'���������������3��������A$���%�� ��������������� �������� ������������� ������������ ����$������ ��������&�� ����&���������(�&���($�����&����$%�������&��%��� ��������&������ ���� ����������%��������������������&�����������A$����������*����A$����$���������������� ����

� �%���������������,+8��7P8��� ��������� �� ���������

��(������(�������� �����������?�(�������%�������������� ���#���� %�9J��%��� ������J� �����'�(����(� ����%�������

%���������3�.��>4���������

+�����'� ��� �����������&����� ������ �&��% �����%��&��# ��� ���������� ��(����$�5�G�$��G�5������� �&��% ����$�5�G�$��.1�53��?�(�������%�������������� ���J���9�������� �� ��

��(������(�������� ���� �������*� ���� ��� �����������������J���9�������� ���� ����%��������"���$���$����(� �������$������

?�(�������� ������������ ���#���� %�9���%��� ������J� �����'�(����(����� ����%�������

�

��>4.��3���

+����������������������� ������ �����%�����*�% ��� ������������ �������� ������������������%��� ���������$����������:� ����������������

���������� �������%���������8 �����&� ������$�G�$��1��

?�(�������%�������������� ���#���� %�9���%��� ������* ���� ��� ��������������������������������9�������� ���� ����%��������J� �����'�(����(� ����%�������

+�������%��������� ������������

� �����&��%��������J����������,+8�����7P8����$����

����������"����?� ��� ��������@������?#��������������$�������������������%��D��������%����������"���������% �����$�.�$��.53��"������������4%�� ���($���&��$�+�8$�����+�*-��������*�����%���&���%��(�������������(�'� ���$%���$�������������%��� ���%�$��&����(����$��������� �(��� �����:��������%��������� ����������$��G9G5��%��� ��"�������������'����� �

����� ��'�������������"���$��������(� ������$�����%���������%��D����������� �������9������ ��������%��&�(� �����$�����,+8�����7P8��� �������

������

�������������������+������ ��������������&��%

�% �����������%��&����� ��# ���������� ��(����$���$��������% ��� �� �������������������� �����������:::�"������(������������������J���9�������� �����������

���� �� ��

�

��(������(����������������?������&���(�������������� ���#���� %�9���%��� ������J� �����'�(����(� �����%������

%������������������

+������ ��� ����������������� �&��% ����%�����# ��� ���������� ��(����$�5�G��$��G�5���

?�(�������%�������������� �������9�������� �� ��

��(������(�������� ���� �������* ��� ������� ���������������J���9�������� ���� ����%��������"���$���$����(� �������$����� �������?�(�������� ������������ ���#���� %�9���%��� ������J� �����'�(����(� ����%��������

���������������$��1��������:� �����������&���%��(���������$���$������%�%�������*�����'��(����� �(% ����%������������������ �������(�����������%��D����(������?�����������$��� �%���������%��D����������� �������9�������� ����� �����������%��&�(� �����$�������,+8�����7P8��� �������

+�����������$��� �%�����������(��������������������������� �������"��(��

�������� �(��(���� �% ��� � ��������� ���� %��������������'���������������" ���$���(����������+�*-��G.�� ���������/555�����%��� ��

�

+������ ���������%�������������������A$������ ������ ��� %��� ��������'� ������� �A$��

�%���� �����������,+8� �7P8��� ����������� ���������

+��������� ���� ����������� �&��% ����

+��������� ��������� ������� � � ������ �� �����&� ������

����$����$���

�������������������������$���%��D�����?��������

� �����$�������� �������9�������� ����� �������%��� ��� �����$���� ����� ������������%��&�����9�������� �� ��

3 ����� �����$�������������'������� ��7�������������������� �������$�����������&�� ���(��(�� ��

+��������$��

�

� !�*���A�������!����! �������� ���������� �

* (�&������������!87���(����� ���������������� �������"���$�����������7P8��� ����������� �����$���$�������� �����������������,+8�����$���$�������%����'���������%��������������������� ����%��������

?��� �&����%%�������

/B%���%��������� ����J#�%�����

3� � ����%�����$��(��(�����%���&���%� (����:�

J�� ��&��%

�������� ����%����������$��

%�������%��&����� ������% ���� ������)����� �2� ����

����������� � ����������������'�����%��������� ���� ���� ��

�

���!�������������*�!������������������ (�&������������� ���������������� ��&������� ������������������������������������3�% �%$ ��$��� ������'���������� �� ����������� �����'��(������

3� � ������% �%�����$�������������%�������%��������

��������(��(����% �%$ �(�� � ����% ��� �����%��������(����������� � ���������&����'���$%����������� � ���$����� ���������������� ���������� � ��:��$�� �������'����������� � ����"������(��������������������� � :::���$��

+% ������� �������D����������%�$�������

+% ����������������� ���� ��������%���� ���� �������%��� ��% ����������

�������� %�����������������������������(�� (�&���$ ��$��

"��������(�� ��%��D�������������"������(���������������� ��������$���%��$���&���

"��������(�� ��%��D�������������"������(���������������� �������������

+% �����$�����(� �������������������������������(�&��"������(�������������% ��� ��������$�����%��$���&���+% �����$�����(� ������������������������������ ���&��"������(�������������% ��� ��������$�����%��$���&���

�$����� %��&��%����������$���$������������������"������(�������������%��� �������������� ��

3��� �����%������$���� ����% ��� �� ���������� �����$�������

"����������� ����������������%������ ���(�� ��&���$ ��$���Q�$�����%�� �����'���%������