交流阻抗法（交流阻抗法）

概念介紹

拼音：jiaoliuzukangfa

英文名稱：Ac impedance method

說明：一種利用小幅度交流電壓或電流對電極擾動，進行電化學(xué)測試的方法。從獲得的交流阻抗數(shù)據(jù)，可以根據(jù)電極的摸擬等效電路，計算相應(yīng)的電極反應(yīng)參數(shù)。若將不同頻率交流阻抗的虛數(shù)部分對其實數(shù)部分作圖，可得虛、實阻抗（分別對應(yīng)于電極的電容和電阻）隨頻率變化的曲線，稱為電化學(xué)阻抗譜（electrochemical impedance spectrum;EIS）或交流阻抗復(fù)數(shù)平面圖。該法在電化學(xué)中的應(yīng)用已較普遍。

特點介紹

⒈可以研究修飾電極表面的性質(zhì)

⒉用小幅度交流信號擾動電解池，觀察體系在穩(wěn)態(tài)時對擾動跟隨的情況

⒊可以明顯的看出修飾電極表面的電子傳遞速率與裸電極表面的電子傳遞速率的區(qū)別。

電化學(xué)阻抗譜（EIS) 優(yōu)于其它暫態(tài)技術(shù)的一個特點是，只需對處于穩(wěn)態(tài)的體系施加一個無限小的正弦波擾動，這對于研究電極上的薄膜，如修飾電極和電化學(xué)沉積膜的現(xiàn)場研究十分重要，因為這種測量不會導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)發(fā)生大的變化。此外，E IS 的應(yīng)用頻率范圍廣（

一般特征

對于導(dǎo)電高分子膜的修飾電極，其EIS 特征類似于多孔電極或氧化還原電極的EIS 的行為，典型的復(fù)平面阻抗圖的特征為： ⑴ 在高頻區(qū)有一個由界面電荷轉(zhuǎn)移過程產(chǎn)生的圓心在實軸下的半圓，可用電阻和電容的并聯(lián)結(jié)合來表示。當(dāng)

⑵ 中間頻率區(qū)為電活性物種在膜中的有限擴散引起的W ar-burg 型阻抗，其斜率小于45°；

⑶ 低頻區(qū)對應(yīng)于高分子內(nèi)電荷的飽和所引起的純電容阻抗。

應(yīng)用介紹

電導(dǎo)率測量有直流法和交流法兩種，直流法可以測量樣品的總電阻即體電阻和晶界電阻之和，而交流法可以將體電阻和晶界電阻對總電阻的貢獻(xiàn)分開，故而自七十年代以來在固體電解質(zhì)（快離子導(dǎo)體）的研究中，交流阻抗譜技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。交流阻抗譜分析對于確定材料的基本電化學(xué)參量，了解材料的結(jié)構(gòu)特點和離子輸運機制，都具有重要的應(yīng)用意義。

交流阻抗譜法是交流法測量電導(dǎo)率的發(fā)展，它通過往測試體系上施加一個頻率可變的正弦波電壓微擾，測試其阻抗的頻率響應(yīng)，來得到固體電解質(zhì)和界面的相應(yīng)參數(shù)。對于一個電池體系（包括電解質(zhì)和電極），當(dāng)施加一個正弦波微擾信號：

（2-1）

（其中U為電壓有效值，ω為角頻率，

回路所產(chǎn)生的電流一般也為正弦波，可以寫為：

（2-2）

定義：電壓相量

電流相量

則測量體系的阻抗可以表示為：

（2-3）

例如，對于純電阻R， ；

對于純電容C，

對于純電感 L，

對于一個電阻R 和電容C并聯(lián)的電路，其阻抗為：

（2-4）

一般是把不同頻率下測得的阻抗（）和容抗（）作復(fù)數(shù)平面圖，橫坐標(biāo)為，縱坐標(biāo)為，得到的圖稱為阻抗譜圖（也稱Nyquist圖）。