电化学法,电化学分析法的介绍
来源:整理 编辑:五合装修 2023-03-29 00:56:23
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1,电化学分析法的介绍
电化学分析法(electrochemical analysis),是建立在物质在溶液中的电化学性质基础上的一类仪器分析方法,是由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域的,仪器分析法始于1922年捷克化学家 J.海洛夫斯基建立极谱法。通常将试液作为化学电池的一个组成部分,根据该电池的某种电参数(如电阻、电导、电位、电流、电量或电流-电压曲线等)与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。莱特.莱德 电化学分析系统根据不同的分类条件,电化学分析法有不同的分类,下面是几种常见的分类:①根据在某一特定条件下,化学电池中的电极电位、电量、电流电压及电导等物理量与溶液浓度的关系进行分析的方法。例如,电位测定法、恒电位库仑法、极谱法和电导法等。②以化学电池中的电极电位、电量、电流和电导等物理量的:突变作为指示终点的方法。例如,电位滴定法、库仑滴定法、电流滴定法和电导滴定法等。③将试液中某一被测组分通过电极反应,使其在工作电极上析出金属或氧化物,称量此电沉积物的质量求得被测得组分的含量。例如,电解分析法。
2,铝及其合金的电化学氧化法主要有哪几种
···莱特.莱德····电化学氧化是在电解槽中放入有机物的溶液或悬浮液,通过直流电,在阳极上夺取电子使有机物氧化或是先使低价金属氧化为高价金属离子,然后高价金属离子再使有机物氧化的方法。 一、 直接电解氧化直接电解氧化电化学氧化不使用化学氧化剂可以最大限度地减少三废污染。电化学氧化的耗电费用和化学氧化相比常常是较低的。另外电化学氧化还具有选择性好、产率高、产品纯度高、副产物少、温室和常压操作等优点。各种新颖的电极材料、工程塑料和隔膜材料的出现又对有机电氧化的工业化提供了条件。例如苯和苯酚的氧化制取苯醌、菲氧化制取菲醌、甲苯和邻甲苯的氧化制取相应的醛等。二、 间接电解氧化间接电解氧化是指在化学反应器中,用可变价金属的盐类水溶液将有机反应物氧化成目的产物,然后将用过的盐类水溶液送到电解槽中,在转变成所需要的氧化剂的过程。以甲苯氧化制备苯甲醛为例,在化学反应器中用高价铈或高价锰将甲苯氧化成苯甲醇。然后将用过的低价铈盐水溶液送到电解槽中的阳极室氧化成高价铈,再循环使用。在间接电解氧化过程中,为了使化学反应物只被氧化到一定的程度,必须选择合适的氧化离子对。由于反应的选择性、收率和目的产物的分离等因素的限制,目前在工业生产中间接电解氧化法只适用于甲苯及其衍生物的氧化制取苯甲醛及其衍生物、萘的氧化制取1,4-萘醌,淀粉的氧化制取双醛淀粉、对硝基甲苯的氧化制取对硝基苯甲酸等过程。电化学沉积法有气相沉积,液相沉积等等。气相沉积是将要包含要沉积元素的物质弄成气态形式通入反应室,在一定条件下进行分解,沉积在底片上。液相沉积就是将该物质的业态形式直接放在底片上进行沉积。
3,电化学的分析法
基于溶液电化学性质的化学分析方法。电化学分析法是由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域的,仪器分析法始于1922年捷克化学家 J.海洛夫斯基建立极谱法 。电化学分析法的基础是在电化学池中所发生的电化学反应。电化学池由电解质溶液和浸入其中的两个电极组成,两电极用外电路接通。在两个电极上发生氧化还原反应,电子通过连接两电极的外电路从一个电极流到另一个电极。根据溶液的电化学性质(如电极电位、电流、电导、电量等)与被测物质的化学或物理性质( 如电解质溶液的化学组成 、浓度、氧化态与还原态的比率等)之间的关系,将被测定物质的浓度转化为一种电学参量加以测量。根据国际纯粹化学与应用化学联合会倡议,电化学分析法分为三大类:①既不涉及双电层,也不涉及电极反应,包括电导分析法、高频滴定法等。②涉及双电层,但不涉及电极反应,例如通过测量表面张力或非法拉第阻抗而测定浓度的分析方法。③涉及电极反应,又分为两类:一类是电解电流为0,如电位滴定;另一类是电解电流不等于0,包括计时电位法、计时电流法、阳极溶出法、交流极谱法、单扫描极谱法、方波极谱法、示波极谱法、库仑分析法等。```莱特.莱德····· 电化学分析法(electrochemical analysis),是建立在物质在溶液中的电化学性质基础上的一类仪器分析方法,是由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域的,仪器分析法始于1922年捷克化学家 J.海洛夫斯基建立极谱法。通常将试液作为化学电池的一个组成部分,根据该电池的某种电参数(如电阻、电导、电位、电流、电量或电流-电压曲线等)与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。 电化学分析系统根据不同的分类条件,电化学分析法有不同的分类,下面是几种常见的分类:①根据在某一特定条件下,化学电池中的电极电位、电量、电流电压及电导等物理量与溶液浓度的关系进行分析的方法。例如,电位测定法、恒电位库仑法、极谱法和电导法等。②以化学电池中的电极电位、电量、电流和电导等物理量的:突变作为指示终点的方法。例如,电位滴定法、库仑滴定法、电流滴定法和电导滴定法等。③将试液中某一被测组分通过电极反应,使其在工作电极上析出金属或氧化物,称量此电沉积物的质量求得被测得组分的含量。例如,电解分析法。
4,什么是电化学气相沉积法
电化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说,它是很简单的:两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应,形成一种新的材料,沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子,它是由硅烷和氮反应形成的。 然而,实际上, 反应室中的反应是很复杂的,有很多必须考虑的因素,沉积参数的变化范围是很宽的:反应室内的压力、晶片的温度、气体的流动速率、气体通过晶片的路程(如图所示)、气体的化学成份、一种气体相对于另一种气体的比率、反应的中间产品起的作用、以及是否需要其它反应室外的外部能量来源加速或诱发想得到的反应等。额外能量来源诸如等离子体能量,当然会产生一整套新变数,如离子与中性气流的比率,离子能和晶片上的射频偏压等。 然后,考虑沉积薄膜中的变数:如在整个晶片内厚度的均匀性和在图形上的覆盖特性(后者指跨图形台阶的覆盖),薄膜的化学配比(化学成份和分布状态),结晶晶向和缺陷密度等。当然,沉积速率也是一个重要的因素,因为它决定着反应室的产出量,高的沉积速率常常要和薄膜的高质量折中考虑。反应生成的膜不仅会沉积在晶片上,也会沉积在反应室的其他部件上,对反应室进行清洗的次数和彻底程度也是很重要的。 化学家和物理学家花了很多时间来考虑怎样才能得到高质量的沉积薄膜。他们已得到的结论认为:在晶片表面的化学反应首先应是形成“成核点”,然后从这些“成核点”处生长得到薄膜,这样淀积出来的薄膜质量较好。另一种结论认为,在反应室内的某处形成反应的中间产物,这一中间产物滴落在晶片上后再从这一中间产物上淀积成薄膜,这种薄膜常常是一种劣质薄膜。 CVD技术常常通过反应类型或者压力来分类,包括低压CVD(LPCVD),常压CVD(APCVD),亚常压CVD(SACVD),超高真空CVD(UHCVD),等离子体增强CVD(PECVD),高密度等离子体CVD(HDPCVD)以及快热CVD(RTCVD)。然后,还有金属有机物CVD(MOCVD),根据金属源的自特性来保证它的分类,这些金属的典型状态是液态,在导入容器之前必须先将它气化。不过,容易引起混淆的是,有些人会把MOCVD认为是有机金属CVD(OMCVD)。 过去,对LPCVD和APCVD最常使用的反应室是一个简单的管式炉结构,即使在今天,管式炉也还被广泛地应用于沉积诸如Si3N4 和二氧化硅之类的基础薄膜(氧气中有硅元素存在将会最终形成为高质量的SiO2,但这会大量消耗硅元素;通过硅烷和氧气反应也可能沉积出SiO2 -两种方法均可以在管式炉中进行)。 而且,最近,单片淀积工艺推动并导致产生了新的CVD反应室结构。这些新的结构中绝大多数都使用了等离子体,其中一部分是为了加快反应过程,也有一些系统外加一个按钮,以控制淀积膜的质量。在PECVD和HDPCVD系统中有些方面还特别令人感兴趣是通过调节能量,偏压以及其它参数,可以同时有沉积和蚀刻反应的功能。通过调整淀积:蚀刻比率,有可能得到一个很好的缝隙填充工艺。 对许多金属和金属合金一个有趣的争论就是,他们是通过物理气相沉积(PVD)还是通过化学气相沉积(CVD)能得到最好的沉积效果。尽管CVD比PVD有更好的台阶覆盖特性,但目前诸如铜的子晶层和钽氮扩散层薄膜都是通过PVD来沉积的,因为现有的大量装置都是基于PVD系统的,工程技术人员对PVD方法也有较高的熟练程度。一些人建议,既然台阶覆盖特性越来越重要(尤其是在通孔边墙覆盖),CVD方法将成为必不可少的技术。相似的争论也存在于产生低k值介质材料方面:是使用CVD方法好还是采用旋涂工艺好?在化学气相沉积中,决定晶圆间薄膜均匀性的重要参数之一是晶圆间的气体是如何流动的。上图所示是Novellus概念下Three ALTUS系统中,一个晶圆及其基座上的SiH4集中度和钨沉积率的典型路径图。
5,电化学分析法的主要方法
电导法是用电导仪直接测量电解质溶液的电导率的方法。电化学分析法电位滴定法是在用标准溶液滴定待测离子过程中,用指示电极的电位变化指示滴定终点的到达,是把电位测定与滴定分析互相结合起来的一种测试方法。电化学分析法电解分析法是将直流电压施加于电解池的两个电极上,根据电极增加的质量计算被测物的含量。电化学分析法伏安法根据电解过程中的电流电压曲线(伏安曲线)来进行分析的方法。电化学分析法溶出伏安法将恒电位电解富集法与伏安法结合的一种极谱分析方法。它首先将欲测物质在适当电位下进行电解并富集在固定表面积的特殊电极上,然后反向改变电位,让富集在电极上的物质重新溶出,同时记录电流电压曲线。根据溶出峰电流的大小进行定量分析。电化学分析法电位溶出分析法在恒电位下将被测物质电解富集在工作电极上,然后断开恒电位电路,由电解液中的氧化剂将被富集的物质溶解出来,同时记录溶出时的电位时间曲线,根据曲线上溶出阶的长度进行定量,这种方法缩写为P.S.A.。电位溶出分析法与溶出伏安法之间主要区别在于前者在溶出时没有电流流过工作电极,而后者具有背景电流,在某些情况下可能淹没溶出峰。1、电位分析法2、电解与库伦分析法3、极谱法与伏安分析根据分析中测定的电化学参数不同,电化学分析法可分为以下四类:1.电位分析法(potentiometry analysis method)是基于溶液中某种离子活度和其指示电极组成的原电池的电极电位之间关系的分析方法。直接电位法是通过测量溶液中某种离子与其指示电极组成的原电池的电极电动势直接求算离子活度的方法。电位滴定法是通过测量滴定过程中原电池电动是的变化来确定滴定终点的滴定分析方法。它适用于各种分析方法,特别是没有合适指示剂,溶液颜色较深或浑浊难以用指示剂判断终点的滴定分析法。2.电解分析法(electrolytic analysis method)是根据基于溶液中某种离子和其指示电极组成的电解池的电解原理建立的分析方法。电重量法是通过对试样溶液进行电解,使被测组分析出并测量其重量的分析方法;库仑法是根据待测物质完全电解时所消耗的电量而进行分析的方法;库仑滴定法是以作为滴定剂的电极反应生成物与溶液中待测组分起作用,根据滴定终点消耗的电量来确定带测组分含量的分析方法。3.电导分析法(conductometry analysis method)是基于分析测量溶液的电导或电导改变为基础以确定待测物含量的分析方法。直接电导法是通过测量被测组分的电导值以确定其含量的分析方法;电导滴定法是根据滴定过程中电导的变化来确定滴定终点的分析方法。4.伏安法(voltammetry method)是基于研究电解过程中电流和电位的变化为基础的分析方法。极谱法是以滴汞电极为指示电极的伏安法;溶出法是在某一恒定电压下进行电解,使被测物在电极上富集,再用适当的方法使富集物溶解,根据溶出时的电流电位或者电流时间曲线进行分析;电流滴定法是在固定电压下根据滴定过程中的电流的变化来确定滴定终点的分析方法。无论是哪一种类型的电化学分析法都必须在一个化学电池中进行,因此化学电池的基本原理是各种电化学方法的基础。就是利用要测量样品的电位(potential)、电流及电阻(或导电度),以分析样品中待测物组成及浓度的方法。电化学分析法测定结果是得自电极表面接触的局部样品,所以分析结果存在著异质性(heterogeneity),任何会影响到待测物移动电极表面的因素皆会反映在测定结果中。在电化学相关理论中,待测物的行为与其活性(activity)有关而非浓度,但实际操作上则往往必须以浓度表达,当离子浓度较高时,活性与浓度之间的差异较明显,故样品溶液的离子强度较高时,需进行必要的控制措施。尤其是对於食品方面通过对电极电位的测量从而对溶液之中物质浓度展开分析,从而得出其中物质的含量。电位分析法可以分为直接电位法和电位滴定法。电位滴定法因为其不需要指示剂,也不会受到溶液颜色的影响这些特点,从而在食品安全的检测中得到了大量的运用。比如利用电位滴定法就可以将食品中Na Cl的含量检测出来。电位滴定法因为自身检测具备很高的准确度,以及其检测方法十分的简单,这样就能更为快速的检测出食品中Na Cl的含量。····莱特.莱德····电导法是用电导仪直接测量电解质溶液的电导率的方法。 电位滴定法是在用标准溶液滴定待测离子过程中,用指示电极的电位变化指示滴定终点的到达,是把电位测定与滴定分析互相结合起来的一种测试方法。 电解分析法是将直流电压施加于电解池的两个电极上,根据电极增加的质量计算被测物的含量。 伏安法根据电解过程中的电流电压曲线(伏安曲线)来进行分析的方法。 溶出伏安法将恒电位电解富集法与伏安法结合的一种极谱分析方法。它首先将欲测物质在适当电位下进行电解并富集在固定表面积的特殊电极上,然后反向改变电位,让富集在电极上的物质重新溶出,同时记录电流电压曲线。根据溶出峰电流的大小进行定量分析。 电位溶出分析法在恒电位下将被测物质电解富集在工作电极上,然后断开恒电位电路,由电解液中的氧化剂将被富集的物质溶解出来,同时记录溶出时的电位时间曲线,根据曲线上溶出阶的长度进行定量,这种方法缩写为P.S.A.。电位溶出分析法与溶出伏安法之间主要区别在于前者在溶出时没有电流流过工作电极,而后者具有背景电流,在某些情况下可能淹没溶出峰。 (1)电化学分析法不仅可用于物质组成和含量的定量分析,也可用于结构分析,如进行元素价态和形态分析。(2)传统电化学分析法主要用于无机离子的分析,随着该类技术的发展,测定有机化合物的应用也日益广泛,在药物分析的应用也越来越多。(3)随着电极制造技术的不断进步,超微电极直接刺入生物体内,活体分析也成为现实。(4)电化学分析法还可用作为科学研究的工具,如化学平衡常数测定、化学反应机理研究、研究电极过程动力学、氧化还原过程、催化反应过程、有机电极过程、吸附现象等等。(5)电化学分析法还因为信号易传递、易于实现自动化和连续化以及仪器简单、价格便宜等特点,在环境监测与控制、工业自动控制和在线分析领域有着重要的地位。根据电极增加的质量计算被测物的含量,同时记录电流电压曲线。根据溶出峰电流的大小进行定量分析,这种方法缩写为p.s.a.。它首先将欲测物质在适当电位下进行电解并富集在固定表面积的特殊电极上,然后断开恒电位电路。 溶出伏安法将恒电位电解富集法与伏安法结合的一种极谱分析方法,根据曲线上溶出阶的长度进行定量。电位溶出分析法与溶出伏安法之间主要区别在于前者在溶出时没有电流流过工作电极。 伏安法根据电解过程中的电流电压曲线(伏安曲线)来进行分析的方法。 电位溶出分析法在恒电位下将被测物质电解富集在工作电极上 ···莱特.莱德···电导法是用电导仪直接测量电解质溶液的电导率的方法。 电位滴定法是在用标准溶液滴定待测离子过程中,用指示电极的电位变化指示滴定终点的到达,是把电位测定与滴定分析互相结合起来的一种测试方法。 电解分析法是将直流电压施加于电解池的两个电极上,由电解液中的氧化剂将被富集的物质溶解出来,同时记录溶出时的电位时间曲线,然后反向改变电位,让富集在电极上的物质重新溶出,而后者具有背景电流,在某些情况下可能淹没溶出峰
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