旋转圆盘电极（Rotating Disk Electrode, RDE）是一种重要的电化学测试技术，通过控制电极旋转速度来研究电极反应动力学、传质过程和反应机理。以下是关于RDE测试的详细说明：

1. 基本原理

• 强制对流：电极旋转时，溶液受离心力作用形成层流流动（轴向流向电极表面，径向甩出），建立稳定的扩散层厚度（δ），其与旋转角速度（ω）相关：

  $$�=1.61{�}^{1\mathrm{/}3}{�}^{1\mathrm{/}6}{�}^{-1\mathrm{/}2}$$

  其中，$�$为扩散系数，$�$为溶液动力粘度，$�=2��$（f为转速，rpm）。

• 极限扩散电流（${�}_{\text{lim}}$）：

  $${�}_{\text{lim}}=���{�}^{2\mathrm{/}3}{�}^{1\mathrm{/}2}{�}^{-1\mathrm{/}6}{�}^{\ast }$$

  $�$: 电子转移数，$�$: 法拉第常数，$�$: 电极面积，${�}^{\ast }$: 本体浓度。

2. 测试目的

• 测定反应电子转移数（$�$）和扩散系数（$�$）。

• 区分动力学控制与传质控制过程。

• 研究电催化活性（如ORR、HER、OER等）与转速的关系。

3. 实验步骤

1. 电极准备：

• 工作电极（如玻碳、铂盘）抛光至镜面，清洗。

• 参比电极（如Ag/AgCl）、对电极（如铂丝）校准。

2. 电解液处理：

• 通惰性气体（如N₂、Ar）除氧（若研究非氧反应）。

3. 测试设置：

• 连接旋转控制器，设置转速范围（如400-2500 rpm）。

• 选择技术（CV、LSV等），扫描速率宜低（如5-20 mV/s）以避免非稳态影响。

4. 数据采集：

• 记录不同转速下的极化曲线（电流 vs. 电位）。

4. 数据处理（以ORR为例）

• Koutecky-Levich（K-L）方程：

  $$\frac{1}{�}=\frac{1}{{�}_{�}}+\frac{1}{{�}_{\text{lim}}}$$

  ${�}_{�}$: 动力学电流，与转速无关；${�}_{\text{lim}}$: 与${�}^{1\mathrm{/}2}$成正比。

• K-L图：取同一电位下不同转速的${�}^{-1}$ vs. ${�}^{-1\mathrm{/}2}$，斜率含$�$，截距得${�}_{�}$。

• 电子转移数计算：

  $$�=\frac{4\times \text{斜率}\times ��{�}^{2\mathrm{/}3}{�}^{\ast }}{{�}^{-1\mathrm{/}6}}$$

5. 注意事项

• 避免湍流：转速过高（通常≤4000 rpm）可能导致湍流，破坏层流模型。

• 校正iR降：高电流时溶液电阻影响显著，需补偿或采用三电极体系。

• 表面清洁：电极污染会扭曲电流响应，需定期抛光。

• 温度控制：扩散系数和粘度对温度敏感，需恒温实验。

6. 应用场景

• 氧还原反应（ORR）：评估催化剂性能，判断4e⁻或2e⁻路径。

• 燃料电池/电解水：研究HER、OER动力学。

• 腐蚀科学：金属溶解速率分析。

通过RDE测试，可定量解析反应机理，为电化学体系设计提供关键参数。若需进一步分析具体数据或实验问题，可提供更多细节！