工作站循环伏安测试之两个问题 循环伏安法( 二 )


如图3,所示,当将过滤器频率设置为10 Hz时,信噪比明显提高 。
图3. 10 mV/扫速下,电流电压过滤器10 Hz时获得的循环伏安图线(红色曲线) 。测试器件:6 M KOH水系电解液,多孔碳电极,对称超级电容器 。
有读者可能会问,既然过滤器时用来过滤掉高频干扰的,那为什么不为所有扫速的过滤频率都设置成最低的1 Hz呢?这是考虑到取样速度的问题 。当扫速增大时,取样速度加快,仪器测试频率也随之加快 。此时当电位达到设定的最大值或最小值时(即电位窗口的上限或下限),扫描方向将发生回转,取样频率瞬时增大 。如果过滤器频率设置过低,则可能把曲线转角处的数据过滤掉,造成实验数据点丢失 。因此,使用者在测试时需要观察屏幕上的曲线是否延伸到了最大电势及最小电势:将所得曲线在转角处放大,确认最大或最小电势处有数据点显示 。
另外,在设置电压电流过滤器后,低扫速下有时会出现很尖的峰 。这就涉及到第二个问题 。
【问题二】循环伏安图莫名出现“鬼峰”
【问题描述】
情况一:曲线出现尖峰(图4) 。
情况二:当使用默认电流电压过滤器时,高扫速下(一般高于200 mV/s)曲线出现阶跃梯状峰并完全变形(图5) 。测试同时可以听到仪器内部发出“咔咔咔”的响声 。
所形成的峰在恒电流充放电实验中无法看到对应的平台,可以确定尖峰或阶梯峰并非来自材料本身 。
图4. 金电极在1 mM K3[Fe(CN)6](0.1 M KCl支持电解质)溶液中,扫速为100 mV/s时获得的循环伏安图线 。
图5. 1000 mV/扫速下时获得的循环伏安图线(其余参数默认) 。测试器件:6 M KOH水系电解液,多孔碳电极,对称超级电容器 。
【产生原因】
由于仪器自动切换电流量程造成 。
PARSTAT仪器内置了数个阻值不同的电阻,用以调节电流量程(图6) 。仪器默认电流量程为Auto,将从最小量程(即接通最大阻值电阻)开始 。当在测试过程中,仪器检测到电流将要超出当前量程后将自动切换到下一量程 。这一过程需要仪器测试电路从大阻值电阻切换到对应的较小阻值的电阻 。仪器在切换电阻时,电流会电阻组织变化产生阶跃并在短时间内弛豫 。反映在获得的电流信号上就是一个尖峰 。特别的,在高扫速情况下,电流大小变化迅速,电阻切换次数相应加快 。由于高扫速下电流数值大,变化快,但仪器默认状态下又是从最小量程开始,这就造成了仪器需要在短时间内切换数个电阻(从100 MΩ最大阻值电阻依次向上切换)以达到测试要求 。每一次量程的切换将对应一次电流阶跃,这便造成了图5所见的阶梯状图形 。同时,仪器发出的响声便是切换量程时产生的 。

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