旋轉(zhuǎn)圓盤電極專欄：電極反應(yīng)基本原理及電極-溶液界面電性質(zhì)
旋轉(zhuǎn)圓盤電極（RRDE）是電化學實驗必備儀器，電極旋轉(zhuǎn)可以使溶液形成強對流，提高傳質(zhì)速度；傳質(zhì)速度又可以通過電極轉(zhuǎn)速進行精確控制，讓電流密度分布更均勻，滿足多樣化電化學實驗需求。
在電化學中，三電極體系包括工作電極、對電極和參比電極，電流通過電極和電解質(zhì)溶液界面時，電極上發(fā)生的化學變化。電極反應(yīng)的原理是什么，電極-溶液界面電性質(zhì)有什么？在電化學實驗中，電極反應(yīng)的基本過程包含4個步驟。
① 雙電層充電步驟（發(fā)生在雙電層兩側(cè)）
② 電荷轉(zhuǎn)移步驟（雙電層內(nèi)）
③ 傳質(zhì)步驟（電極表面與溶液之間的空間）
④ 電極表面的吸附或化學變化所實現(xiàn)的表面轉(zhuǎn)化步驟
這里向大家介紹“雙電層模型”。當一個帶點電極插入水基型電解液時，將排斥同種電荷并將吸引異種電荷到電極表面。圖中為溶液負離子吸附在電極表面，由負離子包裹的這一層成為內(nèi)亥姆霍茲平面（綠線 inner Helmholze plane IHP），同時另一極性的離子又會包裹內(nèi)亥姆霍茲平面，形成外亥姆霍茲平面（藍線 outer Helmholtz plane OHP）。
電極體系中通入外界電子，部分電子將會在電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體的界面的金屬相這一側(cè)發(fā)生富集，從而使該電極體系的電極電位發(fā)生偏移。電極過程的雙電層充電步驟。
充電完成之后，電極表面的氧化態(tài)將會得到剩余的電子，完成氧化態(tài)還原成還原態(tài)的過程，也就是電荷轉(zhuǎn)移過程。
由于電極表面氧化態(tài)物種濃度發(fā)生下降，溶液本體和電極表面的空間內(nèi)會形成濃度梯度，會發(fā)生本體溶液中的氧化態(tài)物種向電極表面擴散的現(xiàn)象，將本體溶液中的氧化態(tài)物種補充到電極表面，既傳質(zhì)過程。
在有一些場合，本體溶液中的氧化態(tài)物種，傳輸?shù)诫姌O表面過后，會有一個化學轉(zhuǎn)化過程，也就是表面轉(zhuǎn)化步驟。
