旋转圆盘电极（RotatingDiskElectrode,RDE）是电化学研究中的一种核心工具，它通过电极的受控旋转，在电极表面建

立精确、稳定的流体动力学条件（层流）。这种特性使其在多个领域具有独特的优势，主要应用领域包括：

　　电催化研究：

　　核心应用领域。这是RDE最重要的用途之一。

　　评估催化剂性能：定量测量电极反应（如氧还原反应（ORR）、氢氧化反应（HOR）、氧析出反应（OER）、氢析出反应

（HER）、二氧化碳还原反应（CO2RR）等）的动力学参数（如交换电流密度、反应级数、塔菲尔斜率）和活性（如起始电位、

半波电位、电流密度）。

　　筛选催化剂材料：快速比较不同催化剂（如铂基催化剂、非贵金属催化剂、单原子催化剂、金属氧化物、碳基材料等）的

本征活性。

　　机理研究：通过分析旋转速率依赖的电流（Levich方程和Koutecky-Levich分析），可以区分反应是受扩散控制还是受动

力学控制，并推断反应路径（如ORR是4电子还是2电子途径）。

　　稳定性测试：评估催化剂在长时间运行或循环伏安扫描中的耐久性。

　　腐蚀科学与工程：

　　模拟流动体系腐蚀：研究金属和合金在流动电解质（如海水、工业冷却水、化工介质）中的腐蚀行为，这在管道、泵、

船舶等实际应用中非常重要。

　　测定腐蚀速率：通过测量极限扩散电流密度，可以计算腐蚀金属的溶解速率（对于阳极溶解受扩散控制的体系）。

　　研究缓蚀剂效率：评估缓蚀剂在流动条件下对金属腐蚀的抑制效果。

　　钝化膜研究：研究金属表面钝化膜的形成、稳定性以及在流动条件下的破坏行为。

　　电池研究：

　　电极材料评估：研究锂离子电池、锂硫电池、金属空气电池等正极/负极材料的氧化还原反应动力学和可逆性。

　　电解液稳定性研究：评估电解液在高电位（正极侧）或低电位（负极侧）下的电化学窗口和分解行为。

　　界面过程研究：研究电极/电解液界面的电荷转移过程、SEI膜的形成动力学等。

　　氧气扩散研究：在金属空气电池中，研究氧气在电解液中的扩散系数和溶解度。

　　基础电化学研究：

　　测定电极反应动力学参数：精确测量异相电子转移速率常数、传递系数等。

　　测定扩散系数：利用极限扩散电流（Levich方程）精确测量电活性物种在溶液中的扩散系数。

　　测定溶液中物种的浓度：利用极限扩散电流与浓度的线性关系进行定量分析（需要标定）。

　　研究多步骤反应机理：结合旋转环盘电极（RRDE），可以检测和定量中间产物，深入解析复杂反应机理（如ORR中

的过氧化氢产率）。

　　电分析化学：

　　痕量物质检测：通过增强传质（更高的旋转速度带来更大的极限电流），提高检测灵敏度。

　　提高分析精度：稳定的扩散层厚度使测量结果更可重现。

　　研究电极过程：区分扩散控制和吸附控制的过程。

　　电合成：

　　优化反应条件：研究传质对电合成反应速率和选择性的影响。

　　筛选电极材料：评估不同电极材料对目标电合成反应的活性和选择性。

　　研究反应机理：理解传质和动力学在复杂电合成路径中的作用。

　　RDE的核心优势在于：

　　精确可控的传质：通过控制转速，可以精确、稳定且可重现地调节反应物向电极表面的传质速率。

　　定义明确的扩散层厚度：根据流体动力学理论，扩散层厚度与转速的平方根成反比，计算精确。

　　稳态测量：在恒定转速和电位下，电流很快达到稳态，便于准确测量。

　　分离动力学与传质：通过改变转速，可以区分和量化电极反应动力学（Koutecky-Levich分析）和传质扩散（Levich方程）

对总电流的贡献。

　　旋转环盘电极（RRDE）的扩展应用：

　　在RDE的基础上增加一个同心环电极就构成了RRDE。环电极可以用来检测盘电极上反应产生的中间体或产物（如ORR中产生的

H2O2）。这极大地扩展了应用范围，特别是在电催化机理研究（如定量检测中间产物、计算电子转移数）和腐蚀研究（如检测金

属溶解产物）中。

　　总结来说，旋转圆盘电极及其衍生物（RRDE）是研究涉及电极/溶液界面电荷转移和传质过程的强大工具，其核心应用集中在

需要精确控制传质和定量分析反应动力学的领域，尤其是电催化、腐蚀科学和电池研究。它在基础研究和工业应用开发中都扮演着

至关重要的角色。