循環(huán)伏安法ppt課件

1、1循環(huán)伏安法（Cycle Voltammetry, CV）2 循環(huán)伏安法是最重要的電分析化學(xué)研究方法之一。在電化學(xué)、無機化學(xué)、有機化學(xué)、生物化學(xué)等研究領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。用于研究電極反應(yīng)的性質(zhì)、機理和電極過程動力學(xué)參數(shù)等。循環(huán)伏安法還可用于電化學(xué)-化學(xué)偶聯(lián)過程的研究，即在電極反應(yīng)過程中，還伴隨有其他化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。3一、循環(huán)伏安法 以快速線性掃描的形式施加三角波電壓，一次三角波掃描完成一個還原過程和氧化過程的循環(huán)，然后根據(jù)i曲線進行分析的方法稱為循環(huán)伏安法。4二、工作原理( (一一) ) 基本裝置基本裝置n同普通極譜法。同普通極譜法。1. 三角波電壓三角波電壓 將線性掃描電壓施加到電極上，從起

2、始電壓Ui開始沿某一方向掃描到終止電壓Us后，再以同樣的速度反方向掃至起始電壓，加壓線路成等腰三角形，完成一次循環(huán)。根據(jù)實際需要，可以進行連續(xù)循環(huán)掃描。圖8-175(二)工作原理1. 當(dāng)三角波電壓增加時，(即電位從正向負(fù)掃描時)溶液中氧化態(tài)電活性物質(zhì)會在電極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生還原峰。 O + ne- R2. 當(dāng)逆向掃描時，在電極表面生成的還原性物質(zhì)R又發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氧化峰。 R O + ne-6(三)循環(huán)伏安圖圖8-18 圖上部位，當(dāng)電位從正向負(fù)掃描時，電活性組分在電極上發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生還原波，稱為陰極支，其峰電流為i ipc pc ，峰電位為pc pc 。 圖下部位，當(dāng)逆向掃

3、描時，電極表面的還原態(tài)物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氧化波，稱為陽極支，其峰電流為i ipa pa ，峰電位為pa pa 。7(四)峰電流、峰電位方程式1. 峰電流方程式與單掃描極譜法相同nFRTp11. 12/1 AcvDnip2/12/12/351069. 2 2. 峰電位方程式+ +：氧化波：氧化波 - -：還原波：還原波n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)；D為被測物質(zhì)的擴散系數(shù)，v為掃描速度，A為電極面積，c為被測物質(zhì)的濃度8三、應(yīng)用( (一一) ) 判斷電極過程的可逆性判斷電極過程的可逆性1/ cappii)(5 .5625)(22. 2mVnCmVnFRTPPPPca 時時：n 對于可逆的電極反應(yīng)，循環(huán)伏安圖

4、的上下對于可逆的電極反應(yīng)，循環(huán)伏安圖的上下兩條曲線是對稱的，則：兩條曲線是對稱的，則：峰電流峰電流：峰電位峰電位：峰電位之差滿足此式，峰電位之差滿足此式，即電極反應(yīng)是可逆的。即電極反應(yīng)是可逆的。9 10 11b b為部分可逆，它雖然也有還原電位峰和氧化電位峰，但是上下不對稱，也不滿足（3）、（4）兩式,但是峰電流均與電壓掃描速度v成正比。峰電位隨電壓掃描速度的增加而變化，陰極峰變負(fù)，陽極峰變正。c c為不可逆，因為它只有一個還原峰，反方向掃描時雖然有連續(xù)的電流衰減但是沒有得到氧化峰， i ip pc c與電壓掃描速度v成正比。當(dāng)電壓掃描速度明顯增加時， pcpc明顯變負(fù)明顯變負(fù) 。12(二)電

5、極反應(yīng)機理的研究 循環(huán)伏安法可用于電化學(xué)循環(huán)伏安法可用于電化學(xué)- -化學(xué)偶聯(lián)過程的研究，即在電極反化學(xué)偶聯(lián)過程的研究，即在電極反應(yīng)過程中還伴隨著化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。應(yīng)過程中還伴隨著化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。13圖8-19解釋對氨基苯酚的循環(huán)伏安圖(1) 從起點從起點S開始，電位往正方開始，電位往正方向進行陽極掃描，得到陽極峰向進行陽極掃描，得到陽極峰1。(2) 然后反向向陰極掃描，然后反向向陰極掃描，又出現(xiàn)兩個陰極峰又出現(xiàn)兩個陰極峰2和和3。(3) 再進行一次陽極掃描，再進行一次陽極掃描，則又出現(xiàn)兩個陽極峰則又出現(xiàn)兩個陽極峰4和和5，且峰且峰5的電位值與峰的電位值與峰1相同。相同。14解釋:(1)對氨基苯對氨基苯酚的氧化峰酚的氧化峰OHNH2ONH+ 2H+2e-(2)此時，部分反應(yīng)產(chǎn)物此時，部分反應(yīng)產(chǎn)物(對亞氨基苯醌對亞氨基苯醌)由于不由于不穩(wěn)定，在電極表面發(fā)生穩(wěn)定，在電極表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成苯醌。化學(xué)反應(yīng)，生成苯醌。ONHOOH3O+KNH4+ONHOO此時溶液中含有此時溶液中含有:ONH+2e-2H+OHNH2+對對-亞氨基苯亞氨基苯醌又還原成醌又還原成對對-氨基苯酚氨基苯