Levich Study (RDE)

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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(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)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(jí)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 研究中測(cè)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(cè)的那樣，極限電流(圖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、400、900、1600 RPM 等) ，以便于構(gòu)建圖。

如果在 Levich 研究期間觀察到的電化學(xué)半反應(yīng)是簡(jiǎn)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型上升部分的電流。

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(jiǎn)單關(guān)系圖(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(duì)Levich方程進(jìn)行重新排列

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

同樣，對(duì)于一個(gè)沒有并發(fā)反應(yīng)的簡(jiǎn)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>

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.  Electroanalysis, 2002, 14(3), 165-171.