Capacitive Dispersion of Ag-15%Cu/0.1 M HClO₄ Interface: Pre-treatment and Adsorption Effects

 

A. Hammadi,* M. Berd

 

Département de Physique, Université Mentouri-Constantine, 25000 Constantine, Algérie

 

 

 

Abstract

The interfacial impedance (or shortly, the capacitance) of solid electrodes in the absence of faradaic reactions usually deviates from purely capacitive behaviour. On polycrystalline solid electrodes "frequency dispersion capacitance" is often observed. We present qualitative impedance experiments on pre-treated Ag-15%Cu alloy electrodes immersed in 0.1 M HClO₄. The results suggest that models taking into account microscopic geometrical aspects only (i.e. roughness) are not suitable for interpreting the de facto link between roughness and capacitance dispersion. Instead, considering additional points, such as surface heterogeneities on an atomic scale (i.e. surface disorder) together with adsorption of certain ionic species, particularly the Cl^-, on the surface of the metal can and do cause capacitance dispersion in the frequency range relevant in electrochemistry.

Keywords: solid polycrystalline electrodes, capacitance dispersion, electrochemical impedance spectroscopy, heterogeneity, atomic scale, roughness, adsorption, constant phase angle element (CPE).

 

Résumé: L'impédance inter faciale des électrodes solides en l’absence de réactions faradiques dévie souvent d’un comportement purement capacitif. Dans le cas des électrodes poly cristallines, ce comportement est souvent dispersif. Des mesures d'impédance sur des électrodes en alliage Ag 15% Cu prétraitées dans 0.1M HClO4 sont présentées. Les résultats de ces expériences montrent que les modèles qui ne prennent en considération que les aspects géométriques microscopiques de la surface, c’est-à-dire la rugosité, sont insuffisants pour expliquer la dispersion en fréquences observée. D'autres points additionnels telles que les hétérogénéités de surface du point de vue désordre cristallin (hétérogénéités à l’échelle atomique) et l'éventuelle adsorption sur la surface du métal de certaines espèces ioniques, particulièrement le Cl-, joue un rôle prépondérant dans la dispersion capacitive et induisent une dispersion dans la gamme de fréquences généralement utilisée en électrochimie.

Mots clés : électrodes solides polycristallines, dispersion capacitive, spectroscopie d’impédance électrochimique, hétérogénéités, échelle atomique, rugosité, adsorption, élément de constante de phase (CPE)

 

 

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* Corresponding author. E-mail address: hammadi1@caramail.com