TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAMTRƯỜNG 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 CVĐịnh 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 PHÁPCV 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 dụngKiểm tra độ ăn mòn kim loạiPhân 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 thếiP = 2,99.105.n.(α.na)1/2.A.C0.D1/2.v1/2

Epc = E0 – RT/( αc.na.F).(0.78 +lnD1/2/k0 + 1/2.lnb)

Nhóm 3 6

THIẾT BỊCấu 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 BỊThiết bị BAS Epsilon:

Nhóm 3 8

THIẾT BỊ

BAS C3 Cell Stand

Nhóm 3 9

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP

Ưu điểmSử 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 giảnĐộ 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 PHÁPNhược 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 ip là tỷ lệ thuận với v1/2 ), 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 PHÁPNhược 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 = e/i

Thực hiện phép đo trong dải tần số rộng. Vẽ đồ thị và phân tích.

Nhóm 3 18

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Tim e

Mag

nitude

Applied VoltageMeasured Current

PhaseShift

Voltage Magnitude

Current Magnitude

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 đượcĐiện dung của lớp điện tích kép ở mỗi thế điện cựcĐiện trở dịch chuyển điện tíchSự phụ thuộc Z’ vào nồng độ phụ gia đưa vào và tần số quétTừ đó ta có thể tiếp tục nghiên cứu về tính chất khếch tán, động học …của điện cực.

Nhóm 3 25

THIẾT LẬP HỆ THỐNG EIS

Nhóm 3 26

THIẾT LẬP HỆ THỐNG EIS

• Hệ thống bao gồm các bộ phận :Ba điện cực: điện cực làm việc (working electrode), điện cực chỉ thị (counter electrode) và điện cực tham chiếu (reference electrode)

Potentiostat: tái hiện quang phổ theo chế độ cài đặt trước.

Function generators: bộ nguồn phátVà một máy tính cá nhân được trang bị phần mềm xử lý số liệu chuyên dụng.

Nhóm 3 27

ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA PP EISƯu điểm lớn nhất của phương pháp này chính là không phá hoại mẫu, có thể thực hiện được đối với môi trường có độ dẫn điện kém, quá trình thực hiện tương đối nhanh và kết quả thu được khá chính xác. (do tính hiệu được use có biện độ nhỏ ít gây arh hưởng đến mẫu

Nhược điểm: thời gian xây dựng đồ thị trở kháng bị giới hạn nhiều bởi công nghệ xử lý số liệu. Mặt khác, các số liệu này tương đối phức tạp và khó phân tích.

Nhóm 3 28

ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC XÚC TÁC

Nhóm 3 29

VÍ DỤ Ví dụ: Xác định tỉ lệ hydrogen và iodine hấp phụ trên platinum.

Chuẩn bị mẫuMẫu single –crystall Pt(111) và Polycrystalline Pt với đường kinh 10mm

Dung dịch điện phân: KOH + KI với pH=13 – 14

Nhóm 3 30

VÍ DỤ

• Kết quả đo.

Nhóm 3 31

VÍ DỤ

Mạch điện tương đương gồm: CD :điện dung của lớp điện tích képRad

H , CadH : là điện trở và điện dung của

hydrogen hấp phụRe : điện trở dung dịch.

Nhóm 3 32

VÍ DỤ

Bảng công thức điện trở và điện dung của quá trình hấp phụ

Nhóm 3 33

VÍ DỤ

Đồ thị cho ta thấy tỉ lệ hấp phụ trên

polycrystalline Pt < Pt(111)Nhóm 3 34