循環(huán)伏安法_廈大《實驗電化學》課件

1、實驗電化學循環(huán)伏安法(Cyclic voltammetry)1#2005.11.22005.11.91 3 （對品面無形響）AHWI+沉枳水放電）4 （品面 跑蓋度刑大 位丸交換（到轉(zhuǎn)過程電化學發(fā)展的三個階段：電化學熱力學，平衡狀態(tài)下的電化學體系電化學動力學（電極過程動力學），反應(yīng)速度和機理 現(xiàn)代電化學：微觀循環(huán)伏安法(Cyclic voltammetry)顏佳偉CycBc >ulUmmo£ram of111> in t.5 mol/1. II：SO4 Scan rate: 10 iwV/b.播環(huán)伏安圖：電化學電位譜不同電位時發(fā)生的過程盧要性，電化學實撿室的必備技術(shù).研究

2、一個體系的首選技術(shù)環(huán)伏安效據(jù)更要妝旳一不例于CU在聽液中«AU（111）*面的欠電位沉積側(cè)小 佔. Cu的罰蓋反6“約為力36ECSTM的硏究中.4UPD的第階孜 觀察到（如3）肪結(jié)構(gòu).此絡(luò)構(gòu)対應(yīng) 的段蓋度儀為1/3放機 山于不夠亟視CV圖中峰電就的數(shù)據(jù).文獻中將這 納構(gòu) 錯氏地折認為Cuhk f形成的結(jié)構(gòu)。The study of the LTD of Cu on Au（ 1111 Mas a ver、important k>soa for understanding limitations and strengths of various in situ technique

3、s#%環(huán)伏丈法 t Cyclic pltM»metr、J相關(guān)概念簡介研究対線：離阿體和電子導體的界面#電化學實示童圖RK. WK.比電舉、工作電和對電檢電（仇化反蟲）KM (亶方電評池內(nèi)容相關(guān)概念簡介線性掃描伏安法簡介循環(huán)伏安法簡介（用CH1獲得循環(huán)伏安圖的一個具體例子） 分炎電轂反應(yīng)刻B, !»環(huán)伏安圖的不同轉(zhuǎn)征所汾及的敷 一些注意事項2工作電極：研究電極研憲對氧 離了*休和電F導體的界面雙電層模星: 1879 Helmlioltz屁界而過程：O-ne =R 1910-13 Guoy-Chapman 1924 Stem 1947 GrahameO從溶液本體向電極眉面?zhèn)鬟f

4、O在電極表面吸附心宅化學反O和電極之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移 R從電極表面脫附(t手心)(mass transport) (non-faradaic) (faradaic) (non-faradaic) R從電極農(nóng)"li向溶液木體傳遞|認斜和(masstransport)電汲過稅：電極反應(yīng).傳質(zhì)過強.相關(guān)化學反惑-107V/cm強電場電極過程示奪圖循環(huán)伏安法實驗裝互示意圖voitammogram激勵信號記錄方式|5XY5XYiC4ttL1f 5 RFAt ««Mry «*vM*0 JAF丿schematic arrangement of the measuring

5、 devices電極it程：電楓反A.傳廈過d.相關(guān)化屯反應(yīng)激勵信號lmear sweep voltammetry (LSV) 基本性耐介:町逆性對圖形的形響以及可測量的”reversible electron transier reactions/ Inal p)tenthil一.2_u3odm c?dA 2-1 cycle W cyck線性掃描伏安法7 循環(huán)伏安法V、Inllial potoitial重復循環(huán)伏安法Vl ime (seconds*所用三角波示意圖激勵信號E(t)"Er rt% 92 28.5/n mV 竹2 912 = 28.0/n mV 卄與掃描速度無關(guān)從息始電

6、壓掃#1至某一電壓后.再反向固掃莖慮購電圧.構(gòu)成尊三角形波形4如何理解此工紳狀的電流一電位曲線電梃電盼負卩便反氏速度加I建 液皮悌戍腎低使電AM4'與電稅衣向的審離一rCV屮濃慮分命則時間空化的示 j&ffl （illffl方向為PJW）打描速歡足夥AMI傳沏足縫快會如何？a series of linear sweep voltammograms recorded at differen* scan rates for an electrolyte solution containing only Fe5* .ex ,：C0filMUr擴做肅歆5#可逆性概念介紹#昊于電極反應(yīng)

7、的可遛IT一飼釣盤義與熱力學中釣不一樣H環(huán)伏安圖中.可逆性與電子轉(zhuǎn)移理率相對于質(zhì)*傳堆是 否足夠快有關(guān).如果反應(yīng)速率足夠快，則界面的（X R濃度符合能斯轉(zhuǎn)公 式.即可以看作可逆.反應(yīng)詢的喪面濃度與電段電勢的關(guān) 系可以用能斯特公式描述。當掃描連度増大時.質(zhì)量傳邊加快.電子轉(zhuǎn)移速率與質(zhì) 量傳遞相比.不能健持、Bns（方程，電極反應(yīng)從可逆轉(zhuǎn)向 不可逆f確尢鉤電mA電鶴占搭伏寮中QU為FiT 赫介TUT 負不可址是與銜住加的電釣.掃播fit度對峰電位、峰電流的序"#quasi-ieveisible or lrieversible election transfer reactions不可逆體

8、系與可逆缽系相比（LSV訪線）:兩種情況下均有l(wèi)p * v但比例系敷不同，通常不可逆體系的峰值電潦低于可逆體系的可逆體系的Op與、無關(guān).不可逆體系的隨掃描速度交 化.掃描速度1大十倍.峰電勢移動Wanfl mV厶=網(wǎng)2作圖.由斜率算電化學步驟的動力學參敷勁.6Cyclic VoltammetrvCyclic Voltammetrvrw7#焙個疇電ififrt -SH比他.沏個環(huán)伏衣 汪中為變耍的<!：畳（JD:畳（«#«）: 12O«V（»可D 7I«Y 0T4L）%«A««4s5 S7V#K$e(CN)6淳

9、液備環(huán)伏妥曲錢的測定以及實驗數(shù)擂的分析 chi電化學工作站循環(huán)伏安法Mtt定-W#由伏安圖的氧化圧JK電濠的ftfiJt其比值.峰電位/貝斷 電 9kR&M.o電ftft.電朋池及電軟的相關(guān)ftwn面的課程巳介紹過O-2t：ttQUlAi A chi631b.lnkLink FmME«.進行下一檢的實8IFeCQO,淳液績酥伏安錢的測定以及實數(shù)攥的分析51電化學工作站得環(huán)伏安法甘設(shè)定13Fe(CN),涿液備環(huán)伏安少錢的測定以及實aa«的分析CH!電化事工作站n殲伏安法Mktt定9#設(shè).電鮮池條件9j*_LjLJI,Fe(CS)6津液循環(huán)伏安曲錢的測: cm電化事工作

10、站希環(huán)伏安法H設(shè)定呂f Run Piuswumt Stop此體球機化還“X何巳知.呵掩照tl祈軽41ft丿的X何進廳M壞伏安JI播祈笛.frM> .cHir br .ftiaama口功段段他引湍違度弘匚SOmVl bH I50Hz OMtM抑制 I «lT擾riSWiH m第環(huán)不對人小以it他仙找公殳陋設(shè)定的«(«1高仿比.好用 nmMftwinafrVft »»«««*|bPe(CN),涿液循環(huán)伏安訪錢的測定以及實驗4Ut的分析一定«5t«S白(背 «)対總實笛！ IWWAA0

11、 5 MlYj電解池中接好參比電根和對電L裝好液封通Mftn* (JnWttMn)入««.去舟液中的*7 (被空代憶和的 水渚濠釣為11會増如H環(huán)伏安曲&的震雜性.尤其會嚴靈干擾微 分則如果要.用H沮水御電解池有賽鸞.可用水泵微環(huán)水對電解池 恒*圧區(qū)：無Ml化7反卅發(fā)4JC電輕駁訊化.倂綁.fliX. WU總液綢攵伏*為找旳劉龍以鳳實檢我攝旳*析10#處理好工作電l wxax電解* 轄n倉天卑工偉電權(quán)的導iwa建.但電"好 不 *ftA««.關(guān)ffljtAsaftnu.開啟搭濠上方的p點tfcrimcpennK叫此時電位理正需(初始電位

12、).FW電覆浸入棺浪. HuietlimrJW電“址一個定)電位#«行掃H從If 育量的(、不14掃JUtM下的耳伏安et停止實取走工作電極復以上過程 Mft2. 4. 6, 8, lOmMKJrtCN + OSMHSO 液中的<Vft*可測一個未知恢度洛的(、ft« 測11氧化還原峰電位片.tA峰電U“ 卜：占掃iwurx關(guān)w«, t可堂E. = E.- E|w= 0.058/n 計算n以氧化圧康峰電袒“分拼與掃理的平方圖.以匚=(2.69乂 l(khil 2A D12 C尸*公式由酬率計算擴ttJKft ( A « r11)作不的峰電MftM作

13、標冷錢(相同掃MU)可計算未0他洛液的#主SEW. 053V 一Urge twacts (200 nm)電量測量ell-ordercd surfiact?0.53 V 和0 61VZ UMV >1. Gr.ph options 中 ttSM'Enicn2. Peak tlcfinitioa 中立文Pzk shape； <iaussiiKul)inuM%c如IUt軟件不健計算，可 W*1S 9A<)ri£in 中計 1U枳<««掃推"后.才41電*«»)勺不周丈秋中的編環(huán)伏安數(shù)據(jù)的比較：Ag UPD on

14、 Au (111)11#販因笑伸由依4H洛液中擴啟目電IE 0 + e u R可逆C R S不町連 均相化事反蟲對反向峰的形響：掃it足時.R彼化學反&».無反自峰耳速足快時R的化反應(yīng)耒不及發(fā)生，反劍峰明顯三大類k簡單電化學反應(yīng)：E2、含均相化學反應(yīng)：按反應(yīng)機理CE. EC. EC ECE (符號含義)3、涉及吸附、新相生成的電化學反應(yīng)： 吸附、沉積、飩化體水U 長而過程：峰的對稱件不同 .' :原則：1. 峰值電流比lp./IpH峰電流函數(shù)ip/"' '2. 利用掃速對化學反應(yīng)步II的夠響簡草電化學反應(yīng)1 :峰電流函數(shù)與掃描速度無關(guān)#1.

15、利川打速對化學反應(yīng)步驟的形響2. ip/v -、，作圖.較左幣的岱息町舉反：判新反應(yīng)機厘(g?R30涉及吸附.新相生成的電化學反應(yīng)：欠電位沉積A*心JLJCl. IIJ lxl)(3x3)峰間距小或無特點:吸附峰隨濃反增加.但有 個匕限值.即表面完全 賈著或達到-定粒溫度涉及吸附、新相生成的電化學反應(yīng)：吸附_ -0 05 Vft出現(xiàn)的鉄化還Ki峰為cu的溥山勿 沉枳峰位JO.55V的PJ極腎和034 V的陽極郵為SO古(或HSO。)離“電極&面發(fā)件了農(nóng) 附過程和吸附過程Au(100)m0.05亠亠 M H.SO-1 mMCuSO4反刨1描時HJOoop (A 也丄血枳所需的過電位小)

16、農(nóng)明了歷川的生成環(huán)伏安掃«*WSO；ftCu (111) ±的 啜附耳戊附過程伴曲著分電背的轉(zhuǎn)Cu(lll) in O.Olmol/I- H SO4. Sweep rate 20ml $.i的的逵擇 m" "UMAu (111)表面重構(gòu)移去形成的電流峰CV用于研究電極性質(zhì)ice JOO M)0«M) SCO洛出峰對稱(農(nóng)動瑚用于汁 算沉枳的狠Au (100表面重構(gòu)移去形成的電流峰W)OOO廠11Jl J非法血過程絳電位不何01 molLH2S04 0.01 molL HC1O4Cyclic voltammograms of Au(100) m

17、0.1 mol L H_ SO4 os 0.01 mol L MC1O4. scaniate: 50mV s.此過IV中無X化還只址為電流邙713;馬停留時fn（R&時間：的應(yīng)用035 V045 VSn在Au （ill）上在OQJt So的風枳已僵令RM時何的増加面増如 仍成自著底體相發(fā)展的合金.初始電位掃搐范國掃櫛速度掃搐圈數(shù)停協(xié)時間（反應(yīng)時何電祥液的改變微電極的便用14;馬#;馬1 注恿事項及可利用的實驗參數(shù)或條fl1.斤先曲仗盡可能寬的范國內(nèi)進行CV打描2 起始電位應(yīng)該處于無反應(yīng)發(fā)生的電位范陽3使用系列的掃速,對皿眸的判斷.可逆件的判斷.峰的指認町能避免蜂的 舍"1帶來的謀解4掃描范円的改變：峰的指認。5第-圈及隨后的期敵第 期：動力學參故（只能從期 次打描分護準諭地材