[发明专利]一种测试氧化石墨烯溶液阻抗的简易方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学工程领域，尤其是涉及一种交流电化学法测定氧化石墨烯溶液的阻抗特性的简易方法。

背景技术

氧化石墨烯可以分散在水中形成稳定的胶体溶液。根据经典的胶体理论DLVO，氧化石墨烯在水中分散成稳定的胶体时，其表面必然带有一定的电荷。氧化石墨的表面本身带有官能团，其在水中带电荷的主要原因是官能团羟基的电离。那么，如果能获得氧化石墨烯溶液的阻抗值，就可以获得氧化石墨烯在水溶液中电离的性质，进而分析氧化石墨烯在溶液中的表面滑动电位，为分析氧化石墨烯表面电荷密度提供帮助。所以采用一定的合适的方法获得氧化石墨烯溶液的电阻是十分必要的。

对纯欧姆电阻，其电阻值的测定是很容易的，采用欧姆定律，只要用直流电压表和电流表就可以用欧姆定律求得。将需要测定的未知电阻连接在电路中，通电后，读取电压值和电流值，就求得了未知电阻的阻值。这是一种很简便且容易实现的测定方法，然而这种测定电阻的方法的应用范围是有局限的，譬如在氧化石墨烯溶液电阻的测定就不准确了。

对于氧化石墨烯溶液的电阻，如果直接利用电压表和电流表来测定了，那么就需要将氧化石墨烯溶液直接连接在电路中。在直流电压调节下，电极的极化很大，而且会发生电化学反应，测定的电阻值就不准确了。电极极化的原因是因为溶液中的离子在电场有受到作用而吸附于电极附近而形成双电层，双电层在电路中就起到了电容器的作用，而且在电极上会发生电化学反应。电工学的知识可知，电容器在直流电路中起到断开作用的，那么如果直接用直流电来测定氧化石墨烯溶液的电阻，就会因双电层的存在及电化学反应而影响测量的准确性。故对于氧化石墨烯溶液的电阻的测定是需要寻找更合适的测量更准确的方法。

交流阻抗法是一种电化学测试技术，它能提供电极或溶液的电化学性质。近年来，电化学迅速发展，为电化学测试提供了理论依据。在电化学的测量中，利用小幅度的交流电通过研究电极，从电极电位的变化情况可以求得电极过程中电动力学的参数，为电化学的发展提供了极大的贡献。目前已经在电极动力学、吸附速率等方面的研究中取得了很大的发展。这种方法应用在测定氧化石墨烯溶液的电阻上是很准确的。它考虑了双电层的副作用，利用交流阻抗技术，准确地获得氧化石墨烯溶液的阻抗性质。但是这种方法需要用专业的测试仪器，比如电化学工作站，然而这样的仪器因其精密度要求高而价格昂贵，对于一般的实验室条件下是不易购买的。但对于氧化石墨烯溶液电阻的测定还是必要的，所以需要找到一种更简便的且容易测定氧化石墨烯溶液的方法和装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种测试方法简单易行、测试仪器常见易得、测试费用较低、准确率较高的测试氧化石墨烯溶液阻抗的简易方法。

本发明采用交流电来测定氧化石墨烯溶液的阻抗性质。采用示波器检测电信号，在电路中接入一个已知电阻值的电阻器，通过分压原理确定溶液的电阻。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种测试氧化石墨烯溶液阻抗的简易方法，该方法包括以下步骤：

(1)将信号发生器、可变电阻、固定电阻及电导池串联成一回路，将示波器并联在固定电阻与电导池的两端，使示波器分别实时检测固定电阻与电导池两端的电压；

(2)将氧化石墨烯溶液加入电导池中，设置信号发生器的频率与幅值，打开信号发生器与示波器，调节可变电阻，待示波器中信号稳定后，分别记录固定电阻及电导池两端的电压；

(3)利用分压原理，已知固定电阻的阻值、固定电阻及电导池两端的电压，即可计算得到氧化石墨烯溶液的电阻值。

还包括以下后续步骤：

(4)倒出电导池中的氧化石墨烯溶液，并将配制好的标准KCl溶液置于电导池中，开启信号发生器和示波器，利用分压原理得到标准KCl溶液的电阻值为R_KCl，标准KCl溶液的电导率K_KCl为可查的已知数据，通过C_cell＝K_KCl×R_KCl，即可计算得到电导池的电导池常数C_cell；