电化学工作站中三电极体系的详细介绍
点击次数：17922 更新时间：2021-03-04
电化学工作站是电化学测量系统的简称，是电化学研究和教学常用的测量设备。主要有2大类，单通道工作站和多通道工作站。
三电极体系包括工作电极、对电极和参比电极，那么它们的选择标准又是什么呢？
1.1工作电极
一般的工作电极需满足以下三个条件：
①所研究的电化学反应不会因电极自身所发生的反应而受到影响，并且能够在较大的电位区域中进行测定。
②电极必须不与溶剂或电解液组分发生反应。
③电极面积不宜太大，电极表面应该是均一平滑，且能够通过简单的方法进行表面净化。
常见的“惰性”固体电极有玻碳、铂、金、银、铅、导电玻璃(FTO,ITO等)。常用的液体电极有液态汞。采用固体电极时，为了保证实验的重现性，需注意建立合适的电极预处理步骤。
1.2辅助电极
辅助电极也叫对电极，其作用是和工作电极组成一个串联回路，只起到导电的作用。
在电化学研究中经常选用性质比较稳定的材料，比如铂或者石墨。(在需要长时间电化学实验的体系中应该选择石墨电极，因为近的很多文献表明，当选用Pt做对电极时，长时间的测试往往会使Pt溶解，工作电极在扫描的过程中会沉积Pt，从而可能会影响工作电极的活性)
为了减少辅助电极极化对工作电极的影响，辅助电极本身的电阻要小，并且不易极化，其面积通常要求大于工作电极。其原因是在相同的电流下，如果电极面积大，那么电流密度小，根据B-V方程，其过电位小，极化小，因此电化学工作站的灵敏度高，干扰小。反过来说，当工作电极的面积非常小时，极化电流引起的辅助电极的极化可以忽略不计，即辅助电极的电势在测量中始终稳定，此时辅助电极可以作为测量回路中的电势基准，即可作为参比电极。例如，研究超微电极时，可用二电极体系就可以完成测量。
1.3参比电极
一般的工作电极需满足以下三个条件：
①电极电势已知且稳定，重现性好的可逆电极。即电极过程的交换电流密度相当高，是不极化或难极化电极，因此能迅速建立热力学平衡电位，其电极电势符合Nernst方程。
②参比电极内的电解液不与电解池中的电解液或相关物质反应。
③电极电位的温度系数小。
④参比电极中的电解液离子渗透到溶液中不会影响工作电极的反应。
常用的参比电极有：饱和甘汞电极(SCE)(见图3)、Ag/AgCl电极、可逆氢电极(RHE)、Hg/HgO电极、Hg/Hg2SO4电极等
一般在酸性或中性溶液中选择饱和甘汞电极(SCE)或Hg/Hg2SO4电极，在碱性溶液中选择Hg/HgO电极。当然如果使用盐桥，SCE在碱性溶液中也是可以使用的，前提是排除Cl离子对工作电极的影响。
