Анализ информационных возможностей метода электрохимического импеданса
Диссертация
На первом этапе, составляющем содержание первой главы настоящей диссертации, будет произведено построение новой универсальной системы координат для графоаналитического анализа экспериментальных данных электрохимического импеданса. Эта новая система координат, называемая далее СО — ZZ плоскостью, позволит проводить чередующиеся операции графического суммирования частотных зависимостей импеданса… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ МЕТОДА ГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ИМПЕДАНСА ЭЛЕКТРОДА
- 1. 1. Определение СО — ЪЪ плоскости
- 1. 1. 1. Собственные системы координат
- 1. 1. 2. Основные соотношения
- 1. 1. 3. Алгоритм аддитивного графического синтеза
- 1. 1. 4. Графические возможности диаграмм Найквиста и Боде
- 1. 1. 5. Определение 00 — ъъ плоскости
- 1. 2. Графическое представление импеданса основных элементов эквивалентных схем на СО — ЪЪ плоскости
- 1. 2. 1. Я, Ь, С элементы
- 1. 2. 2. Элемент постоянной фазы
- 1. 3. Основные методы аддитивного графического синтеза импеданса сложных схем на СО — ЪЪ плоскости
- 1. 3. 1. Графическая инверсия методом зеркального отражения доминанты
- 1. 3. 2. Графическое суммирование методом огибающей
- 1. 4. Графическое представление импеданса, соответствующего сочетаниям основных элементов 4 эквивалентных схем
- 1. 4. 1. Попарные соединения импеданса Варбурга с сопротивлением и ёмкостью
- 1. 4. 2. Цепи, содержащие элемент индуктивности
- 1. 5. Примеры использования графического анализа данных на СО — ЪЪ плоскости
- 1. 5. 1. Возможное упрощение сложной схемы
- 1. 5. 1. 1. Аппроксимирующая пара
- 1. 5. 1. 2. Эстафетный эффект и тангенс угла сдвига фаз
- 1. 5. 2. Пересчёт параллельных звеньев в последовательные
- 1. 5. 3. Импеданс — аддитивные и адмиттанс — аддитивные цепи
- 1. 5. 4. Оценка допустимых пределов вариации параметров
- 1. 5. 1. Возможное упрощение сложной схемы
- 1. 6. Адсорбционный импеданс Фрумкина — Мелик-Гайказяна на C0-zz плоскости
- 1. 6. 1. Импеданс и адмиттанс при протекании единственной электрохимической реакции
- 1. 6. 2. Параллельное протекание нескольких электрохимических реакций
- 1. 1. Определение СО — ЪЪ плоскости
- 2. 1. Определение релаксационного спектра
- 2. 1. 1. Проблема параметризации экспериментальных данных
- 2. 1. 2. «Естественная» параметризация.>
- 2. 1. 3. Полиномиальная параметризация
- 2. 1. 4. Частотная параметризация
- 2. 1. 5. Информационная содержательность частотной параметризации
- 2. 1. 6. Релаксационная параметризация безиндукционных цепей
- 2. 1. 7. Релаксационные спектры электрохимического импеданса
- 2. 2. Графическое изображение релаксационных спектров
- 2. 3. Связь между графическим изображением импеданса и релаксационными спектрами
- 3. 1. Информационный потенциал экспериментальной установки
- 3. 2. Сопоставление с определением информации по Шеннону и Винеру
- 3. 3. Условия наблюдаемости спектральных линий. Зоны тени
- 3. 4. Разрешающая способность экспериментальной установки
- 3. 5. Калибровка разрешения двух спектральных линий
- 3. 6. Определение предела информационной ёмкости эксперимента
- 4. 1. Моделирование систем с непрерывным распределением параметров
- 4. 2. Импеданс элемента постоянной фазы (СРЕ) и релаксационные спектры
- 4. 3. Сопоставление импеданса СРЕ с многокомпонентным релаксационным спектром
- 4. 4. Вклады от удалённых спектральных линий
- 4. 5. Построение импеданса, соответствующего равномерной дискретной системе спектральных линий
- 4. 6. Предельный переход к непрерывной функции распределения
- 4. 7. Графики пакетных функций. Зоны согласия
- 4. 8. Краевой эффект от границ спектрального пакета
- 5. 1. Реконструкция границ спектрального пакета. Постановка задачи
- 5. 2. Структура переходной зоны
- 5. 3. Реконструкция границ спектрального пакета
- 5. 4. Обсуждение результатов
- 5. 5. Устранение противоречий в современных взглядах на СРЕ
Список литературы
- ФеттерК. Электрохимическая кинетика. М.: Химия, 1967.
- Дамаскин Б.Б., Петрий О. А. Введение в электрохимическую кинетику.1. М.: Высш. Шк., 1975.
- Графов Б.М., Укше Е. А. Электрохимические цепи переменного тока.1. М.: Наука, 1973.
- Стойнов З.Б., Графов Б. М., Савова-Стойнова Б., Ёлкин В. В. Электрохимический импеданс. М.: Наука, 1991. 330 с.
- Impedance Spectroscopy. Ed. J. R. Macdonald. N.Y.: Wiley, 1987. 346 p.
- Каплан Б.Я., Пац Р.Г., Салихджанова Р.М.-Ф. Вольтамперометрия переменного тока. М.: Наука, 1985.
- Городыский А.В. Вольтамперометрия. Киев: Наукова думка, 1988.
- Gabrielly С. Identification of electrochemical processes by frequency response analysis. Farnborough, 1980. 120 p.
- Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical Methods. N.Y.: Wiley, 1980.1. P.316−369.
- Графов Б.М., Укше Е. А. // Успехи химии. 1975. Т. 44. С. 1979.
- Armstrong R.D., Bell M.F., Metcalfe А. А. // The AC Impedance of Complex Electrochemical Reactions, in Electrochemistry. 1978. V. 6. P. 98 127.
- Electrochimica Acta. 1990. V. 35. N 10. P 1483 1670.
- Electrochimica Acta. 1993. V. 38. N 14. P 1797 2144.
- Electrochimica Acta. 1996. V. 41. N 7 / 8. P 953 1410.
- Electrochimica Acta. 1999. V. 44. N 24. P 4113 4476.
- Pila A. A. //Laplace Plane Analysis of Electrode Kinetics in Computers in Chemistry and Instrumentation. Vol. 2, Electrochemistry. Eds. J.S. Mattson, H.B. Mark, H.D. MacDonald N.Y.: Marcel Dekker, 1972. P. 139 181.
- Macdonald D.D., McKubre M.C.H. // Impedance measurements in Electrochemical Systems in Modern Aspects of Electrochemistry. Vol.14, Ed. J. O'M. Bockris, B.E. Conway, R.E.White. N.Y.: Plenum Press, 1982. P.61−150.
- SkouE. // Electrochimica Acta. 1993. V. 38. P 2079.
- McKubre M.C.H., Macdonald D.D. // Electronic Instrumentation for Electrochemical Studies in Comprehensive Treatise of Electrochemistry, ed. by Bockris J. O’M., Conway B.E., Yeager E. New York: Plenum Press, 1984. P. 1.
- Epelboin I., Gabrielly C., Keddam M., Lestrade J. -C., Takenouti H. // J. Electrochem. Soc. 1972. V. 119. P. 1632.
- Doblhofer K., Pilla A.A. // J. Electroanal. Chem. 1972. Vol. 39. P. 91.
- Berberian J.G., Cole R.H. // Rev. Sei. Instrum. 1969. V. 40. P. 811.
- Britz D., Brocke W.A. // J. Electroanal. Chem. 1975. Vol. 58. P. 301.
- Mclntyre J.D.E., Peck W.F. // J. Electrochem. Soc. 1970. V. 117. P. 747.
- Britz D. // J. Electroanal. Chem. 1978. Vol. 88. P. 309.
- Blanc G., Gabrielly C., Keddam M. // Electrochimica Acta. 1975. V. 20. P. 687.
- Gabrielly C., Ksouri M., Wiart R. // Electrochimica Acta 1977. V. 22. P. 255.
- Van Leeuwen H.P., Sluyters J.H. // J. Electroanal. Chem. 1972. Vol. 39. P. 25.
- Nitsch K., Turlic I., Slaby M. // J. Electrochem. Soc. 1984. V. 131. P. 220.
- Gabrielly C., Keddam M., Takenouti H., Vu Quang Kinh, Bourelier F. // Electrochimica Acta. 1979. V. 24. P. 61.
- Nagy Z. // J. Electrochem. Soc. 1981. V. 128. P. 786.
- Gabrielly C., Keddam M., Lizee J.-F. // J. Electroanal. Chem. 1984. Vol. 163. P. 419.
- Gabrielly C., Huet F., Keddam M., Lizee J.-F. // J. Electroanal. Chem. 1982. Vol. 138. P. 201.
- Sierra-Alcazar H.B., Fleming A.N., Harrison J.A. // J. Electroanal. Chem. 1978. Vol. 87. P. 339.
- Smith D.E., Hayes J.W., Creason S.C. // J. Electroanal. Chem. 1979. Vol. 101. P. 253.
- Creason S.C., Smith D.E. // J. Electroanal. Chem. 1972. Vol. 36. P. 257.
- Creason S.C., Smith D.E. //J. Electroanal. Chem. 1972. Vol. 36. Р. 1.
- Ichise M., Nagayanagy Y., Kojima T. // J. Electroanal. Chem. 1976. Vol. 70. P. 245.
- Blanc G., Epelboin I., Gabrielly C., Keddam M. // Electrochimica Acta. 1975. V. 20. P. 599.
- Schwall R.J., Bond A.M., Loyd R.J., Smith D.E. // Anal. Chem. 1977. V. 49. p. 1797.41. de Levie R., Thomas J.W., Abbey K.M. // J. Electroanal. Chem. 1975. Vol. 62. P. 111.
- Creason S.C., Smith D.E. // J. Electroanal. Chem. 1972. Vol. 40. Р. 1.
- Nagy Z. // J. Electrochem. Soc. 1982. V. 129. P. 1943.
- Nagy Z., Arden J.T. // J. Electrochem. Soc. 1983. V. 130. P. 815.
- Creason S.C., Hayes J.W., Smith D.E. // J. Electroanal. Chem. 1973. Vol. 47. P. 9.
- J.RDygas, M.W.Breiter // Electrochimica Acta. 1999. V. 44. P. 4163.
- Zoltowski P. //J. Electroanal. Chem. 1984. Vol. 178. P. 11.
- Macdonald J.R. // Electrochimica Acta. 1990. V. 35. P 1483.
- Macdonald J.R., Schoonman J., Lehnen A.P. // J. Electroanal. Chem. 1982. V. 131. P. 77.
- Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. M.: Мир, 1975. 957 с.
- Дэннис Дж., Шнабель Р. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений. М.: Мир, 1988. 440 с.
- Тихонов А.Н., Арсенин В. Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1986. 287 с.
- Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию. М.: Наука, 1983. 384 с.
- Гудман С., Хидетниеми С. Введение в разработку и анализ алгоритмов. М.: Мир, 1981. 366 с.
- КалаханД. Методы машинного расчёта электронных схем. М.: Мир, 1970. 344 с.
- Татур Т.А. Основы теории электрических цепей. М.: Высшая школа, 1980. 271 с.
- Franceschetti D.R., Macdonald J.R. // J. Electroanal. Chem. 1977. V. 82. P. 271.
- КацМ.Я., Графов Б. М., Казаринов B.E. Некоторые аспекты аналитических методов исследования электродного импеданса. М.: ВИНИТИ, 1977.
- Кац М.Я., Графов Б. М., Казаринов В. Е. Анализ частотных характеристик электродного импеданса на базе линейных разложений М.: ВИНИТИ, 1977.
- Графов Б.М., Дамаскин Б. Б., Батурина О.А// Электрохимия. 1997. Т. 33. С. 643.
- Stoynov Z.B. // Electrochimica Acta. 1990. V. 35. Р 1493.
- Stoynov Z.B., Savova-Stoynov B.S. // J. Electroanal. Chem. 1984. V. 170. P. 63.
- Винер H. Кибернетика. M.: Советское радио, 1968. С. 149.
- Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Советское радио, 1969. 751 с.
- Горяинов В.Т., Журавлёв А. Г., Тихонов В. И. Статистическая радиотехника М.: Советское радио, 1980. 544 с.
- Thevenin J.G., Muller R.H. // J. Electrochem. Soc. 1987. V. 134. P. 273.
- Худсон Д. Статистика для физиков. М.: Мир, 1967. 242 с.
- Чернов Г., Мозес JI. Элементарная теория статистических решений. М.: Советское радио, 1962. 406 с.
- Иванова В.М., Калинина В. Н., Нешумова JI.A., Решетникова И. О. Математическая статистика. М.: Высш. школа, 1981. 371 с.
- Мандельштам JI.И. Лекции по теории колебаний. М: Наука, 1972. 470 с.
- Пейн Г. Физика колебаний и волн. М.: Мир, 1979. 389 с.
- Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. 559 с.
- Warburg Е. // Ann. Phys. Chem. 1899. V. 67. P. 493.
- Fricke H. // Phylos. Mag. 1932. V. 14. P. 310.
- Cole K.S., Cole R.H. // J. Chem. Phys. 1941. V. 9. P. 341.
- Debye P. Polar Molecules. New York: Chemical Catalogue Company, 1929. P. 94.
- Kirkwood J.G., Fuoss R.M. // J. Chem. Phys. 1941. V. 9. P. 329.
- Macdonald J.R., Brachman M.K. // Rev. Mod. Phys. 1956. V. 28. P. 393.
- Macdonald J.R. // J. Chem. Phys. 1962. V. 36. P. 345.
- Macdonald J.R. // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. P. 538.82. de Levie R. // Electrochimica Acta. 1963. V. 8. P. 751.83. de Levie R. // Electrochimica Acta. 1964. V. 9. P. 1231.84. de Levie R. // Electrochimica Acta. 1965. V. 10. P. 113.
- DrossbachP., Schulz S. // Electrochimica Acta. 1964. V. 9. P. 1391.
- Kaiser H., Beccu K.D., Gutjahr M.A.// Electrochimica Acta. 1976. V. 21. P. 539.
- RaistrickLD. // Electrochimica Acta. 1990. V. 35. P. 1579.88. de Levie R. Electrochemical Response of Porous and Rough Electrodes in Advances in Electrochemistry and Electrochemical Engineering. New York: Interscience, 1967. P. 329 397.
- Armstrong R.D., Edmonson K., Lee J.A. // J. Electroanal. Chem. 1975. V.63. P. 287.
- Scheider W. // J. Phys. Chem. 1975. V. 79. P. 127.
- Nyikos L., Pajkossy T. // Electrochimica Acta. 1990. V. 35. P. 1567.
- Liu H. // Phys. Rev. Lett. 1985. V. 55. P. 529.
- Le Mehaute A. // J. Statistical Physics. 1984. V. 36. P. 665.
- Le Mehaute A., Crepy G. // Solid State Ionics. 1983. V. 9−10. P. 17.
- Matsumoto A., Higasi K. // J. Chem. Phys. 1962. V. 36. P. 1776.
- Астафьев М.Г. // Электрохимия. 2000. Т. 36. С. 280.
- Толстов Ю.Г. Теория линейных электрических цепей. М.: Высшая Школа, 1978. 279 с.
- Астафьев М.Г. // Электрохимия. 2000. Т. 36. С. 294.
- Астафьев М.Г. // Электрохимия. 2000. Т. 36. С. 306.
- Крауфорд Ф. Волны. М.: Наука, 1974. 528 с.
- Лейкис Д.И. // Электрохимия. 1965. Т. 1. С. 472.
- Сешу С., Балабанян Н. Анализ линейных цепей. М.-Л.: Госэнергоиз-дат, 1963. 552 с.
- Свешников А.Г., Тихонов А. Н. Теория функций комплексной переменной. М.: Наука, 1967. 304 с.
- Macdonald J.R., Schoonman J., Lehnen A.P. // Solid State Ionics. 1981. V.5.P. 137.
- Macdonald J.R., Cook G.B. // J. Electroanal. Chem. 1985. V. 193. P. 57.
- Macdonald J.R., Cook G.B. // J. Electroanal. Chem. 1984. V. 168. P. 335.
- Berthier F., Diard J.P., Jussiaume A., Rameau J.J. //Corrosion Sci. 1990. V. 30. P. 239.
- Stoynov Z.B., Savova-Stoynov B.S. // J. Electroanal. Chem. 1985. V. 183. P. 133.
- Stoynov Z.B., Savova-Stoynov B.S., Kossev T. // J. Power Sources. 1990. V. 30. P. 275.
- Севастьянов Э.С., Чубарова B.K., Морозова H.A., Пекар Э.В.// Электрохимия. 1992. Т. 28. С. 720.
- Плесков Ю.В., МишукВЛ., Абатуров М. А., ЁлкинВ.В., Кротова М. Д., ВарнинВ.П., Термецкая И. Г. // Электрохимия. 1997. Т. 33. С. 67.
- Warburg Е. // Ann. Phys. Chem. 1899. Vol. 67. P. 493.
- Nyikos L., Pajkossy T.// Electrochimica Acta. 1985. V. 30. P. 1533.
- Keddam M., Takenouti H. // Electrochimica Acta. 1988. V. 33. P. 445.
- Nyikos L., Pajkossy T. // Electrochimica Acta. 1990. V. 35. P. 1567.116. de Levie R. // J. Electroanal. Chem. 1989. V. ½. P. 261.
- Pajkossy T., Nyikos L. // J. Electrochem. Soc. 1986. V. 133. P. 2061.
- Bojinov M., Fabricius G., Laitinen T., Saario T. // Electrochimica Acta. 1999. V. 44. P 4331.
- Collazo A., Novoa X.R., Perez C. // Electrochimica Acta. 1999. V. 44. P. 4289.
- Shin’ichi Magaino, Masayasu Soga, Kazuharu Sobue, Akihiro Kawa-guchi, Naoya Ishida, Hachiro Imai // Electrochimica Acta. 1999. V. 44. P. 4307.
- Armstrong R.D. // J. Electroanal. Chem. 1972. V. 34. P. 387.
- Armstrong R.D., EdmondsonK. // Electrochimica Acta. 1973. V. 18. P. 937.
- Armstrong R.D., Henderson M. // J. Electroanal. Chem. 1972. V. 39. P. 81.
- Armstrong R.D., Henderson M. // J. Electroanal. Chem. 1972. V. 40. P. 121.
- Armstrong R.D., Firman R.E. // J. Electroanal. Chem. 1972. V. 34. P. 391.
- Epelboin I., Jousselin M., Wiart R. // J. Electroanal. Chem. 1981. V. 119. P. 61.
- Epelboin I., Gabrielly C., Keddam M., Takenouti H. // C R Acad Sc Paris 1973. 276C. P. 145.
- Epelboin I., Keddam M., Takenouti H. // J. Appl. Electrochem. 1972. V. 2. P. 71.
- Epelboin I., Gabrielly C., Keddam M., Takenouti H. // Electrochimica Acta. 1975. V. 20. P. 913.
- Gabrielly C., Keddam M., Lisak E., Takenouti H. // Electrochimica Acta. 1976. V. 21. P. 757.
- Gabrielly С., Keddam M., Takenouti H. // J. Electroanal. Chem. 1975. V. 61. P. 367.
- Avillera A., CidM., Petit M.C. // J. Electroanal. Chem. 1979. V. 105. P. 149.
- Epelboin I., Keddam M. // Electrochimica Acta. 1972. V. 17. P. 177.
- Epelboin I., Wiart R. // J. Electrochem. Soc. 1971. V. 118. P. 1577.
- Epelboin I., JousselinM., WiartR.// J. Electroanal. Chem. 1979. V. 101. P. 281.
- Bressan J., Wiart R. // J. Appl. Electrochem. 1979. V. 9. P. 615.
- Epelboin I., Ksouri M., Wiart R. // J. Electrochem. Soc. 1975. V. 122. P. 1206.
- Epelboin I., KsouriM., WiartR.// Farad. Disc. Chem. Soc. 1978. V. 125. P. 115.
- Bressan J., Wiart R. // J. Appl. Electrochem. 1979. V. 9. P. 43.
- Cachet C., Froment M., Wiart R. // Electrochimica Acta. 1979. V. 24. P. 713.
- Батурина O.A., Дамаскин Б. Б., Графов Б. М. // Электрохимия. 1997. Т. 33. С. 746.
- Дамаскин Б.Б., Батурина O.A., Графов Б. М. // Электрохимия. 1998. Т. 34. С. 97.
- Фрумкин А.Н., Мелик-Гайказян В.И. // Докл. АН СССР. 1951. Т. 77 С. 855.
- Рогожников H.A.// Электрохимия. 1998. Т. 34. С. 69.
- Каширский И.С., Трохименко Я. К. Обобщённая оптимизация электронных схем. Киев.: Техника, 1979. 192 с.
- Матханов П.Н. Основы синтеза линейных электрических цепей. М.: Высшая школа, 1976. 208 с.
- Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М. Л.: Гостехиздат, 1951. 659 с.
- ХаркевичА.А. Очерки общей теории связи. М.: Гостехиздат, 1955. 266 с.
- Темников Ф.Е., Афонин В. А., Дмитриев В. И. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1979. 512 с.
- Ильин В.А., Позняк Э. Г. Основы математического анализа. М.: Наука, 1965. 571 с.
- Тихонов А.Н., Уфимцев М. В. Статистическая обработка результатов эксперимента. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988.174 с.
- Кассандрова О.Н., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. 104 с.
- Гурский Е.И. Теория вероятностей с элементами математической статистики. М.: Высшая школа, 1971. 328 с.
- Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. М.: Мир, 1980. 610 с.
- Нейман Ю. Вводный курс теории вероятностей и математической статистики. М.: Наука, 1968. 448 с.
- Бронин Д.И., Кузин Б. Д. //Электрохимия. 1992. Т. 28. С. 1499.
- Бронин Д.И., Кузин Б. Д. // Электрохимия. 1997. Т. 33. С. 572.
- Чуриков A.B., Львов А. Л. //Электрохимия. 1998. Т. 34. С. 662.
- Brug G.J., Van Den Eeden A.L.G., Sluyters-Rehbach M., Sluyters J.H. // J. Electroanal. Chem. 1984. V. 176. P. 275.
- Нигматуллин Р.Ш., Графов Б. М., Чугунов И. А., Урманчев Л. М., Ивашкина А. П., Раскина Г. В. // Электрохимия. 1991. Т. 27. С. 830.
- Нигматуллин Р.Ш., Графов Б. М., Чугунов И. А., Урманчев Л. М., Раскина Г. В., Ивашкина А. П. // Электрохимия. 1992. Т. 28. С. 1011.
- Zoltowski Р. // J. Electroanal. Chem. 1998. V. 443. P. 149.
- Lang G., Heusler K.E. // J. Electroanal. Chem. 1998. V. 457. P. 257.
- Sadkowski A.// J. Electroanal. Chem. 2000. V. 481. P. 222.
- Lang G., Heusler K.E. // J. Electroanal. Chem. 2000. V. 481. P. 227.
- Zoltowski P. // J. Electroanal. Chem. 2000. V. 481. P. 230.
- Sadkowski A. // J. Electroanal. Chem. 2000. V. 481. P. 232.