【摘要】 微电极是指电极的至少一维度的尺寸为微米或纳米级的电极。

微电极是指电极的至少一维度的尺寸为微米或纳米级的电极。微电极所构成的电化学系统具有高的稳态扩散速率、小的时间常数和低的IR降等特点。

微电极的物质传输

在物质传输原理上,超微电极和常规电极相类似。如果在电解质溶液中存在电活性物质,那么在发生氧化还原反应时,在电极/溶液界面上就会产生异相电荷转移,例如在发生还原反应过程时,电子将会从电极向电活性物质转移。同时,反应物质在电极表面的浓度发生改变,导致了电极表面和本体溶液中的物质扩散。

与常规电极的一维扩散理论不同,微电极的电化学理论建立在多维扩散基础之上。垂直于电极表面的扩散作用称为线性扩散,沿着半径方向的扩散作用称为非线性扩散或径向扩敬。对于有限尺寸的电极,电流经过一定时间衰减后达到稳态,这个稳态电流来自非线性扩散。当电极的半径很大时,线性扩散起主导作用,稳态电流密度较小。

而在常规电极体系中,通常情况下电化学反应中的物质扩散接近于半无限的平面扩散。随着电极尺寸的减小，物质的扩散变得与电极的大小和几何形状有关。半径很小的微电极,其半径与扩散层的厚度相差不大,在电极的表面能形成半球形的扩散层,非线性扩散(即边缘效应)起主导作用,线性扩散只起次要作用，因而所得电流在短时间内既

能达到稳态，而且具有很大的电流密度。

超微圆盘电极的扩散速率M可以下式表示:
M=4D/пr
式中:D为扩散系数;r为电极半径。

 

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