RRDE旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極是電化學(xué)研究中一種重要的流體動力學(xué)工具，廣泛應(yīng)用于反應(yīng)機(jī)理探究、中間產(chǎn)物檢測及電子轉(zhuǎn)移數(shù)測定等領(lǐng)域。其核心結(jié)構(gòu)由一個中心圓盤電極和外圍同心環(huán)電極組成，二者之間通過絕緣材料隔離，可獨立施加電位并測量電流。
在基礎(chǔ)層面，RRDE的工作原理基于強(qiáng)制對流效應(yīng)。當(dāng)電極快速旋轉(zhuǎn)時，溶液因離心力作用形成穩(wěn)定的層流邊界層，使反應(yīng)物以可控速率向電極表面擴(kuò)散。圓盤電極通常用于引發(fā)目標(biāo)電化學(xué)反應(yīng)(如氧還原反應(yīng))，生成的中間產(chǎn)物隨液流被“掃”向外側(cè)環(huán)電極。若環(huán)電極施加適當(dāng)電位，即可捕獲并氧化或還原這些中間體，從而實現(xiàn)對其定性與定量分析。
進(jìn)階應(yīng)用中，RRDE的關(guān)鍵參數(shù)是收集效率(Collection Efficiency,N)。該值由電極幾何尺寸決定，反映環(huán)電極捕獲圓盤產(chǎn)物的能力，通常通過標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)定。利用N值，可計算反應(yīng)中生成的*比例，進(jìn)而推斷氧還原路徑(兩電子或四電子機(jī)制)，這對燃料電池催化劑評價至關(guān)重要。
此外，RRDE還能揭示反應(yīng)動力學(xué)信息。例如，在析氧或析氫反應(yīng)中，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與電位，結(jié)合Koutecký-Levich方程分析極限電流，可分離擴(kuò)散控制與動力學(xué)控制過程，獲得電子轉(zhuǎn)移數(shù)和反應(yīng)速率常數(shù)。
總之，RRDE旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極憑借其獨特的雙電極構(gòu)型與可控流體環(huán)境，成為連接宏觀電化學(xué)信號與微觀反應(yīng)路徑的橋梁。掌握其原理不僅有助于深入理解電催化機(jī)制，也為新型電極材料的設(shè)計與評估提供堅實支撐。
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