循環(huán)伏安法原理

1、精選公文范文循環(huán)伏安法原理各位讀友大家好，此文檔由網(wǎng)絡(luò)收集而來(lái)，歡迎您下載，謝謝循環(huán)伏安法定義+原理+參數(shù)設(shè)置一、循環(huán)伏安法(CyclicVoltammetry)一種常用的電化學(xué)研究方法。該法控制電極電勢(shì)以不同的速率，隨時(shí)間以三角波形一次或多次反復(fù)掃描，電勢(shì)范圍是使電極上能交替發(fā)生不同的還原和氧化反應(yīng)，并記錄電流-電勢(shì)曲線。根據(jù)曲線形狀可以判斷電極反應(yīng)的可逆程度，中間體、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)等。常用來(lái)測(cè)量電極反應(yīng)參數(shù)，判斷其控制步驟和反應(yīng)機(jī)理，并觀察整個(gè)電勢(shì)掃描范圍內(nèi)可發(fā)生哪些反應(yīng)，及其性質(zhì)如何。對(duì)于一個(gè)新的電化學(xué)體系，首選的研究方法往往就是循環(huán)伏安法，可稱之為一

2、電化學(xué)的譜圖I。本法除了使用汞電極外，還可以用鉑、金、玻璃碳、碳纖維微電極以及化學(xué)修飾電極等。1. 基本原理精選公文范文1精選公文范文如以等腰三角形的脈沖電壓加在工作電極上，得到的電流電壓曲線包括兩個(gè)分支，如果前半部分電位向陰極方向掃描，電活性物質(zhì)在電極上還原，產(chǎn)生還原波，那么后半部分電位向陽(yáng)極方向掃描時(shí)，還原產(chǎn)物又會(huì)重新在電極上氧化，產(chǎn)生氧化波。因此一次三角波掃描,完成一個(gè)還原和氧化過(guò)程的循環(huán)，故該法稱為循環(huán)伏安法，其電流一電壓曲線稱為循環(huán)伏安圖。如果電活性物質(zhì)可逆性差，則氧化波與還原波的高度就不同,對(duì)稱性也較差。循環(huán)伏安法中電壓掃描速度可從每秒種數(shù)毫伏到1伏。工作電極可用懸汞電極，或鉑、玻

3、碳、石墨等固體電極。2. 循環(huán)伏安法的應(yīng)用循環(huán)伏安法是一種很有用的電化學(xué)研究方法，可用于電極反應(yīng)的性質(zhì)、機(jī)理和電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)參數(shù)的研究。但該法很少用于定量分析。電極可逆性的判斷循環(huán)伏安法中電壓的掃描過(guò)程包括陰極與陽(yáng)極兩個(gè)方精選公文范文3精選公文范文向，因此從所得的循環(huán)伏安法圖的氧化波和還原波的峰高和對(duì)稱性中可判斷電活性物質(zhì)在電極表面反應(yīng)的可逆程度。若反應(yīng)是可逆的，則曲線上下對(duì)稱，若反應(yīng)不可逆，則曲線上下不對(duì)稱。電極反應(yīng)機(jī)理的判斷循環(huán)伏安法還可研究電極吸附現(xiàn)象、電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、電化學(xué)一化學(xué)耦聯(lián)反應(yīng)等,對(duì)于有機(jī)物、金屬有機(jī)化合物及生物物質(zhì)的氧化還原機(jī)理研究很有用。3、循環(huán)伏安法的用途(1) 、判斷

4、電極表面微觀反應(yīng)過(guò)程(2) 、判斷電極反應(yīng)的可逆性(3) 、作為反應(yīng)一摸條件I的手段(4) 、為有機(jī)合成一摸條件I(5) 、前置化學(xué)反應(yīng)的循環(huán)伏安特征(6) 、后置化學(xué)反應(yīng)的循環(huán)伏安特征(7) 、催化反應(yīng)的循環(huán)伏安特征二、循環(huán)伏安法相關(guān)問(wèn)題：1、利用循環(huán)伏安確定反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)(一般這兩個(gè)條件即可) .氧化峰電流與還原峰電流之比的精選公文范文精選公文范文絕對(duì)值等于1. .氧化峰與還原峰電位差約為59/nmV,n為電子轉(zhuǎn)移量（溫度一般是293K）.2、判斷擴(kuò)散反應(yīng)或者是吸附反應(yīng)：改變掃描速率，看峰電流是與掃描速率還是它的二次方根成正比。a. 若是與掃描速率成線性關(guān)系,就是表面控制.b. 若是與

5、二次方根成線性關(guān)系，就是擴(kuò)散控制.3、循環(huán)伏安曲線中氧化峰與還原峰的確定還原峰：陰極反應(yīng)的電流是陰極電流，對(duì)應(yīng)的峰為還原峰，峰電位越正,峰電流越大，越容易還原；氧化峰：陽(yáng)極反應(yīng)的電流是陽(yáng)極電流，對(duì)應(yīng)的峰為氧化峰，峰電位越負(fù)，峰電流越大，越容易氧化。、從電位上可以判斷，對(duì)于同一氧化還原電對(duì)，通常氧化峰位于還原峰較正的位置上，也就說(shuō)，峰電位較正的峰是氧化峰，峰電位較負(fù)的峰是還原峰,這是極化造成的結(jié)果。精選公文范文精選公文范文 、看掃描方向：循環(huán)伏安法參數(shù)設(shè)置中有一項(xiàng)起始掃描極性：正掃是指從負(fù)電位到正電位，掃出的峰就是氧化峰；負(fù)掃是指從正電位到負(fù)電位，說(shuō)明外加電路給電極上加電子，溶液中易發(fā)生還原反應(yīng)

6、的離子（例如：三價(jià)鐵離子）向電極靠近，得到電子，從而發(fā)生還原反應(yīng)，所以掃出的峰就是還原峰。所以電位越負(fù)的話，說(shuō)明還原性越強(qiáng)，所以掃出的峰就是還原峰。 、失電子導(dǎo)致電流的產(chǎn)生。我們定義電流方向時(shí)是與電子傳導(dǎo)方向相反，但是電流方向必然和電子傳導(dǎo)方向有對(duì)應(yīng)關(guān)系。而負(fù)電流和正電流則代表兩個(gè)不同的電流方向。當(dāng)發(fā)生正負(fù)電流轉(zhuǎn)變時(shí)，必然是電子傳導(dǎo)方向發(fā)生了轉(zhuǎn)變。電子傳導(dǎo)方向發(fā)生改變，必然是電化學(xué)發(fā)生了氧化與還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)變。所以說(shuō)，電流方向的改變才是電化學(xué)反應(yīng)方向的轉(zhuǎn)變。 、所謂氧化還原指的是工作電極上的物質(zhì)的得電子或者失去電子，得與精選公文范文5精選公文范文失關(guān)鍵看電極上的物質(zhì)。氧化還原都是相對(duì)于工作電極講

7、的。在電極上的物質(zhì)的氧化還原不是說(shuō)電壓低就是還原，而是要看物質(zhì)的狀態(tài)。電壓與物質(zhì)的狀態(tài)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。從負(fù)的電壓向正掃時(shí)，物質(zhì)會(huì)逐漸氧化，而不是因?yàn)殡妷哼€是處于低的就是還原。在同一電壓向正掃和向負(fù)掃將分別是氧化和還原，不是看電壓?jiǎn)J低來(lái)決定是氧化還是還原比如電解水就符合無(wú)論正掃還是反掃都一樣，還有就是燃料電池催化劑，因?yàn)殡姌O不參與反應(yīng)，而反應(yīng)物在電解液中，產(chǎn)物變成氣態(tài)跑掉，也就是不可逆反應(yīng)。而人家講的是完全可逆反應(yīng)，也就是沒(méi)有滯后效應(yīng)，當(dāng)然掃描方向一反就從還原變氧化了。舉例：（小木蟲上的問(wèn)題）堿性環(huán)境下氫電極來(lái)說(shuō)，當(dāng)掃描電壓從-向更負(fù)的方向掃描時(shí)陰極上一直發(fā)生還原精選公文范文#精選公文范文反應(yīng)

8、，假設(shè)掃描中在-電位出出現(xiàn)峰值，在-處開始反向掃描，個(gè)人認(rèn)為在反向掃描中電極上還是發(fā)生還原過(guò)程，怎么會(huì)像所有書上說(shuō)的發(fā)生氧化過(guò)程呢？，難道反向掃描時(shí)整個(gè)陰極陽(yáng)極電位也發(fā)生了交換？解釋：得失電子和你所在電位沒(méi)有直接關(guān)系。掃描方向一個(gè)重要的基本概念是給電子還是奪電子。簡(jiǎn)單的說(shuō)，向正電位方向掃描時(shí)，工作電極是失去電子。這個(gè)失去是強(qiáng)迫性的。是外在電路強(qiáng)加的電流方向。也就是工作電極連接的是電源正極。這里還有個(gè)概念就是陰陽(yáng)極和正負(fù)極的問(wèn)題。只要是失去電子就是陽(yáng)極，在電解池是正極，在電池放電時(shí)負(fù)極。正掃描對(duì)于工作電極就是正極，發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)。被氧化。負(fù)向掃描，外在電路強(qiáng)制換向，是負(fù)極，供給電子，陰極反應(yīng)。因而

9、在陰極是得到電子的。和你所在電勢(shì)無(wú)關(guān)。解釋例子：負(fù)向掃描，工作電極得精選公文范文7精選公文范文到電子，因而電極附近的質(zhì)子得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣析出。由于堿性水溶液，水是大量的，因而析氫的峰只會(huì)持續(xù)增大而不會(huì)減小，沒(méi)有貧化效應(yīng)，因而不會(huì)出完整的峰。當(dāng)你換向時(shí)，電極奪電子，此時(shí)若靜置，電位會(huì)想正向，即平衡電位移動(dòng)。這個(gè)電位移動(dòng)開始很快，后面變小。比如階躍到某電位，一斷電。電流會(huì)迅速減小,衰減規(guī)律有公式，自己看吧。但循環(huán)伏安掃描的掃速如果慢于靜置時(shí)電位的移動(dòng)速度。那么可想而知恒電位的器件會(huì)自動(dòng)變換電流的大小和方向以控制電位。所以在-你反向切換時(shí)，是否發(fā)生氧化或者還原反應(yīng)完全看你的掃速和靜置

10、時(shí)電位移動(dòng)速度的差值。然而一旦有氧化反應(yīng)發(fā)生，比如吸附氫氣的氧化必然會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)。而且必然電流的正負(fù)也發(fā)生逆轉(zhuǎn)。而反向后到這個(gè)氧化峰出現(xiàn)之間的，比如在-到之間電流精選公文范文8精選公文范文絕對(duì)值的逐漸變小，對(duì)你的研究無(wú)任何參考價(jià)值。這才是不糾結(jié)于此段電位到底是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)的原因。如果你確切就是想知道，那你極化到-以后，測(cè)一個(gè)極化電壓的時(shí)間變化曲線。再和你掃速做對(duì)比即可知道。三、循環(huán)伏安測(cè)試的原理：CV方法是將循環(huán)變化的電壓施加于工作電極和參比電極之間，記錄工作電極上得到的電流與施加的電壓之間的關(guān)系曲線。這種方法也常被稱為三角波線性電位掃描方法。當(dāng)工作電極被施加的掃描電壓激發(fā)時(shí)，其上將

11、產(chǎn)生響應(yīng)電流。以該電流對(duì)電位作圖，稱為循環(huán)伏安圖。 、若電極反應(yīng)為O+e-fR,反應(yīng)前溶液中只含有反應(yīng)粒子O且O、R在溶液均可溶，控制掃描起始電勢(shì)從比體系標(biāo)準(zhǔn)平衡電勢(shì)（申®）正得多的起始電勢(shì)（血）處開始勢(shì)作正向電掃描，電流響應(yīng)曲線則如附圖所示。精選公文范文9精選公文范文 、當(dāng)電極電勢(shì)逐漸負(fù)移到（90平）附近時(shí)，O開始在電極上還原，并有法拉第電流通過(guò)。由于電勢(shì)越來(lái)越負(fù)，電極表面反應(yīng)物O的濃度逐漸下降，因此向電極表面的流量和電流就增加。當(dāng)O的表面濃度下降到近于零，電流也增加到最大值Ipc,然后電流逐漸下降。當(dāng)電勢(shì)達(dá)到（典）后，又改為反向掃描。 、隨著電極電勢(shì)逐漸變正，電極附近可氧化的R粒

12、子的濃度較大，在電勢(shì)接近并通過(guò)（90平）時(shí)，表面上的電化學(xué)平衡應(yīng)當(dāng)向著越來(lái)越有利于生成R的方向發(fā)展。于是R開始被氧化，并且電流增大到峰值氧化電流Ipa，隨后又由于R的顯著消耗而引起電流衰降。整個(gè)曲線稱為一循環(huán)伏安曲線h典型的循環(huán)伏安圖如下圖所示該圖是在mol/LKNO3電解質(zhì)溶液中，6x10-3mol/LK3Fe（CN）6在Pt工作電極上的反應(yīng)所得到的結(jié)果。掃描速度:50mV/s-1,鉑電極面積：mm2。精選公文范文13由圖可見，起始電位Ei為+V(a點(diǎn))，電位比較正的目的是為了避免電極接通后Fe(CN)63發(fā)生電解。然后沿負(fù)的電位掃描，如箭頭所指方向，當(dāng)電位至Fe(CN)63可以還原時(shí)，即析

13、出電位,將產(chǎn)生陰極電流。其電極反應(yīng)為：FeIII(CN)63+e-fFeII(CN)64隨著電位的變負(fù)，陰極電流迅速增加，直至電極表面的FeIII(CN)63濃度趨近于零，電流在d點(diǎn)達(dá)到最高峰。然后電流迅速衰減，這是因?yàn)殡姌O表面附近溶液中的Fe(CN)63幾乎全部電解轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(CN)64而耗盡，即所謂的貧乏效應(yīng)。當(dāng)電壓掃描至一V處，雖然已經(jīng)轉(zhuǎn)向開始陽(yáng)極化掃描，但這時(shí)的電極電位仍然相當(dāng)?shù)呢?fù)，擴(kuò)散至電極表面的Fe(CN)63仍然在不斷還原，故仍呈現(xiàn)陰極電流，而不是陽(yáng)極電流。當(dāng)電極電位繼續(xù)正向變化至Fe(CN)64的析出電位時(shí)，聚集在電極表面附近的還原產(chǎn)物Fe(CN)64被氧化，其反應(yīng)為：精選公文

14、范文精選公文范文Fe(CN)64e-Fe(CN)63這時(shí)產(chǎn)生陽(yáng)極電流。陽(yáng)極電流隨著掃描電位正移迅速增加，當(dāng)電極表面的Fe(CN)64濃度趨于零時(shí)，陽(yáng)極化電流達(dá)到峰值。掃描電位繼續(xù)正移，電極表面附近的Fe(CN)64耗盡，陽(yáng)極電流衰減至最小。當(dāng)電位掃描至V時(shí)，完成第一次循環(huán)，獲得了循環(huán)伏安圖。簡(jiǎn)言之，在正向掃描時(shí)，F(xiàn)e(CN)63在電極上還原產(chǎn)生陰極電流而指示電極表面附近它的濃度變化的信息。在反向掃描時(shí)，產(chǎn)生的Fe(CN)64重新氧化產(chǎn)生陽(yáng)極電流而指示它是否存在和變化。因此，CV法能迅速提供電活性物質(zhì)電極反應(yīng)過(guò)程的可逆性，化學(xué)反應(yīng)歷程、電極表面吸附等許多信息。循環(huán)伏安圖中可以得到的幾個(gè)重要參數(shù)是

15、：陽(yáng)極峰電流，陰極峰電流，陽(yáng)極峰電位和陰極峰電位。測(cè)量確定ip的方法是：沿基線作切線外推至峰下，從峰頂作垂線至切線，精選公文范文15精選公文范文其間高度即為ip。Ep可直接從橫軸與峰頂對(duì)應(yīng)處二讀取。對(duì)可逆氧化還原電對(duì)的式量電位E與Epa和Epc的關(guān)系可表示為：E=(Epa-Epc)/2而兩峰間的電位差為：AEp=Epa一Epc-/2對(duì)于鐵氰化鉀電對(duì)，其反應(yīng)為單電子過(guò)程，可從實(shí)驗(yàn)中測(cè)出AEp并與理論值比較。對(duì)可逆體系的正向峰電流，由Randles-Savcik方程可表示為：ip=x105n3/2ADl/2vl/2c其中:ip為峰電流,n為電子轉(zhuǎn)移數(shù),A為電極面積，D為擴(kuò)散系數(shù),v為掃描速度，c為

16、濃度。由上式，ip與v1/2和c都是直線關(guān)系，對(duì)研究電極反應(yīng)過(guò)程具有重要意義。在可逆電極反應(yīng)過(guò)程中，ipa/ipc-1對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)過(guò)程，式和式是判斷電極反應(yīng)是否可逆體系的重要依據(jù)。精選公文范文四、循環(huán)伏安法掃描打開CHI660B電化學(xué)工作站和計(jì)算機(jī)的電源預(yù)熱lOmin；將三電極分別插入電極夾的三個(gè)小孔中，使電極浸入電解質(zhì)溶液中。將CHI工作站的綠色(或黑色)夾頭夾Pt盤電極,紅色夾頭夾Pt絲電極，白色夾頭夾參比電極。點(diǎn)擊TII選中對(duì)話框中CyclicVoltammetry實(shí)驗(yàn)技術(shù)，點(diǎn)擊一OKI。點(diǎn)I選擇參數(shù)，InitEI為，HighEI為，LowEI為-，InitialScanI為Ne

17、gative，Sensitivity"在掃描速度大于10mV時(shí)選5x10-5，點(diǎn)擊一OKI。點(diǎn)擊一AI開始實(shí)驗(yàn)分別以5mVs-1、10mVs-1、20mVs-1、50mVs-1、80mVs-1、100mVs-1的掃描速率對(duì)5mmolL-lK3Fe(CN)6+molL-1KC1體系進(jìn)行循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)，求出Ap、Ipc、Ipa，了解Ipc、Ipa、Ap與掃描速率的關(guān)系。精選公文范文17精選公文范文以10mVs-l的掃描速率分別對(duì)20mmolL-l、10mmolL-l、5mmolL-l、2mmolL-l、lmmolL-l的K3Fe(CN)6溶液進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，了解Ipc、Ipa、Ap與濃度

18、的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)完畢，清洗電極、電解池，將儀器恢復(fù)原位，桌面擦拭干凈。注意事項(xiàng)1、指示電極表面必須仔細(xì)清洗，否則嚴(yán)重影響循環(huán)伏安圖圖形。2、為了使液相傳質(zhì)過(guò)程只受擴(kuò)散控制，應(yīng)在加入電解質(zhì)和溶液處于靜止下進(jìn)行電解。3、每次掃描之間，為使電極表面恢復(fù)初始條件，應(yīng)將電極提起后再放入溶液中或用攪拌子攪拌溶液，等溶液靜止l-2min再掃描。4、電極接線不能錯(cuò)誤，避免電極夾頭互碰導(dǎo)致儀器短路。五、循環(huán)伏安法如何設(shè)置參數(shù)分別是起始電勢(shì)，最高電勢(shì)，最低電勢(shì)，最終電勢(shì)，起始掃描，掃描速率,精選公文范文l5精選公文范文掃描圈數(shù)，采樣間隔，靜置時(shí)間和靈敏度。起始電勢(shì)可以設(shè)為開路電壓，點(diǎn)擊窗口，在control下拉菜單下

19、，選擇OpencircuitPotential就可以得到，若設(shè)為開路電位，則電流是從零開始增加的。此時(shí)的電壓值便是初始電位。起始電勢(shì)也可以是最高也可以是最低電位也可位于這兩個(gè)電位之間。起始電勢(shì)和最終電勢(shì)要么都和高電勢(shì)一致，要么都和低電勢(shì)一致，這樣才能出現(xiàn)閉合的CV最高電位和最低電位是你所測(cè)試體系的掃描范圍，要根據(jù)你的樣品來(lái)決定,你可以先把范圍設(shè)大點(diǎn)，再根據(jù)結(jié)果來(lái)調(diào)整。掃描速度一般定在就可以（視情況而定），靈敏度選第三個(gè)或者第四個(gè)，靈敏度設(shè)置大一些，但不要選太高了，如果過(guò)小，會(huì)造成電流過(guò)載。掃描圈數(shù)一般設(shè)置為偶數(shù)。精選公文范文精選公文范文21精選公文范文參數(shù)設(shè)定如下：(僅供參考)初始電位(Ini

20、tE)設(shè)為所測(cè)得的開路電位；最高電位一即為開路電位；最低電位一比起始電位低；終止電位(FinalE)系統(tǒng)給定；掃描速率(ScanRate)設(shè)為V/S；采樣間隔(SampleInterval)設(shè)為V/S；初始電位下的極化時(shí)間或?yàn)橥Ｖ箷r(shí)間(QuietTime)設(shè)為2S；電流靈敏度(Sensitivity)設(shè)為。實(shí)驗(yàn)循環(huán)伏安法循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)鐵氰化鉀在電極上的氧化還原一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù)的基本原理2、熟悉伏安法測(cè)定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)3、學(xué)習(xí)固體電極表面的處理方法二、實(shí)驗(yàn)原理精選公文范文循環(huán)伏安法(CV)是將循環(huán)變化的電壓施加于工作電極和參比電極之間，記錄工作電極上得到的電流與施加電壓

21、的關(guān)系曲線。時(shí)間/s掃描電壓當(dāng)工作電極被施加的掃描電壓激發(fā)時(shí)，其上將產(chǎn)生響應(yīng)電流，以電流對(duì)電位作圖，稱為循環(huán)伏安圖。典型的循環(huán)伏安圖如下：從循環(huán)伏安圖中可得到幾個(gè)重要的參數(shù)：陽(yáng)極峰電流、陰極峰電流、陰極峰電位(V)循環(huán)伏安法的典型激發(fā)信號(hào)對(duì)可逆氧化還原電對(duì)的式量電位E"與Epc和Epa的關(guān)系為：EEpaEpc2而兩峰之間的電位差值為：對(duì)鐵氰化鉀電對(duì)，其反應(yīng)為單電子精選公文范文精選公文范文過(guò)程，AEp是多少？從實(shí)驗(yàn)求出來(lái)與理論值比較。對(duì)可逆體系的正向峰電流，由Randles-Savcik方程可表示為：ip="OnADuc(3)其中:ip為峰電流,n為電子轉(zhuǎn)移數(shù),A為電極面積(

22、cm2),D為擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s)，u為掃描速度，c為濃度(mol/L)。根據(jù)上式，ip與ul/2和c都是直線關(guān)系，對(duì)研究電極反應(yīng)過(guò)程具有重要意義。在可逆電極反應(yīng)過(guò)程中，53/21/21/2對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)過(guò)程，式(2)和式(4)是判別電極反應(yīng)是否可逆體系的重要依據(jù)。三、儀器與試劑儀器CHI660電化學(xué)工作站；三電極系統(tǒng)：鉑盤電極為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑電極為對(duì)極(鉑絲、鉑片、鉑柱均可)；試劑，xlO-3，xlO-3，x10-3，x10-3，x10-2mol/L精選公文范文1K3（鐵氰化鉀）溶液。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、選擇儀器實(shí)驗(yàn)方法：電位掃描技術(shù)循環(huán)伏安法。2、參數(shù)設(shè)置：

23、初始電位：；開關(guān)電位1:；開關(guān)電位2：-；等待時(shí)間:3-5s；掃描速度：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)定；循環(huán)次數(shù)：2-3次；靈敏度選擇：10pA；濾波參數(shù)：50Hz；放大倍數(shù)：1.3、操作步驟：i .以/LK3溶液為實(shí)驗(yàn)溶液。分別設(shè)掃描速度為，和/s,記錄掃描伏安圖，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：表1線性掃描伏安法實(shí)驗(yàn)結(jié)果ii 配置系列濃度的K3（鐵氰化鉀）溶液：，xl0-3,xl0-3,x10-3,xl0-3,xl0-2mol/L固定掃描速度為/s,記錄各個(gè)溶液的掃描伏安圖。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：表2不同濃度溶液的峰電流iii以/LK3（鐵氰化鉀）溶液為實(shí)驗(yàn)精選公文范文20精選公文范文25精選公文范文溶液，改變掃描

24、速度，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：表3不同掃速下的峰電流之比和峰電位之差五、數(shù)據(jù)處理：1、將表1中的峰電流對(duì)掃描速度v的1/2次方作圖得到一條直線，說(shuō)明什么問(wèn)題？2、將表1中的峰電位對(duì)掃描速度作圖，并根據(jù)曲線解釋電極過(guò)程。3、將表2中的峰電流對(duì)濃度作圖，將得到一條直線。試解釋之。4、表3中的峰電流之比值幾乎不隨掃描速度的變化而變化，并且接近于1,為什么？5、以表3中的峰電位之差值對(duì)掃描速度作圖，從圖上能說(shuō)明什么問(wèn)題？六、思考題1、解釋溶液的循環(huán)伏安圖的形狀.2、如何利用循環(huán)伏安法判斷電極過(guò)程的可逆性循環(huán)伏安法測(cè)定循環(huán)伏安法測(cè)定鐵氰化鉀的電極過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)固體電極表面的處理方法；2.掌握循環(huán)伏安法

25、的使用技術(shù)；3. 了解掃描速率和濃度對(duì)循環(huán)伏安圖的影響。實(shí)驗(yàn)原理：所謂的循環(huán)伏安法，是在工作電極，如鉑電極上，加上對(duì)稱的三角波掃描電勢(shì)，即從起始電勢(shì)E0開始掃描到終止電位E1后，再回到掃至起始電勢(shì)，記錄得到相應(yīng)的電流-電勢(shì)曲線。圖中表明：在三角波掃描的前半部，記錄峰形的陰極波，后半部記錄的是峰形的陽(yáng)極波。一次三角波電勢(shì)掃描，電極上完成一個(gè)還原-氧化循環(huán)，從循環(huán)伏安圖的波形及其峰電勢(shì)和峰電流可以判斷電極反應(yīng)的機(jī)理。電極反應(yīng)可逆性的判據(jù)循環(huán)伏安法是一種十分有用的近代電化學(xué)測(cè)量技術(shù)，能夠迅速地觀察到所研究體系在廣泛電勢(shì)范圍內(nèi)的氧化還原精選公文范文22精選公文范文行為，通過(guò)對(duì)循環(huán)伏安圖的分析，可以判斷

26、電極反應(yīng)產(chǎn)物的穩(wěn)定性，它不僅可以發(fā)現(xiàn)中間狀態(tài)產(chǎn)物并加以鑒定，而且可以知道中間狀態(tài)實(shí)在什么電勢(shì)范圍及其穩(wěn)定性如何。此外，還可以研究電極反應(yīng)的可逆性。因此，循環(huán)伏安法已廣泛應(yīng)用在電化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)的研究中。一般在測(cè)定時(shí)，由于溶液中被測(cè)樣品濃度一般都非常低，為維持一定的電流，常在溶液中加入一定濃度的惰性電解質(zhì)如KC1，KNO3，NaClO4等。典型的循環(huán)伏安圖如圖所示。該圖是在LKNO3電解質(zhì)溶液中，xlO-4mo1/L的K3Fe(CN)6在Pt工作電極上反應(yīng)得到的結(jié)果。掃描速度為10mV/s，鉑電極面積為從圖可見，起始電位Ei為+，電位比較正的目的是為了避免電極接通后Fe(CN)

27、63-發(fā)生電解。然后沿負(fù)的電位掃描，當(dāng)電位至Fe(CN)63-可還原時(shí)，即析出電位，將精選公文范文2精選公文范文產(chǎn)生陰極電流。其電極反應(yīng)為：Fe(CN)63-+e=Fe(CN)64-。隨著電位的變負(fù)，陰極電流迅速增加，直至電極表面的Fe(CN)63-濃度趨近于零，電流在d點(diǎn)達(dá)到最高峰。然后迅速衰減，這是因?yàn)殡姌O表面附近溶液中的Fe(CN)63-幾乎全部因電解轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(CN)64-而耗盡，及所謂的貧乏效應(yīng)。當(dāng)電壓掃描至-處，雖然已經(jīng)轉(zhuǎn)向開始陽(yáng)極化掃描，但這時(shí)的電極電位仍相當(dāng)負(fù)，擴(kuò)散至電極表面的Fe(CN)63-仍在不斷的還原，故仍呈現(xiàn)陰極電流，而不是陽(yáng)極電流。當(dāng)電極電位繼續(xù)正向變化至Fe(CN

28、)64-的析出電位時(shí)，聚集在電極表面附近的還原產(chǎn)物Fe(CN)64-被氧化，其反應(yīng)為Fe(CN)64-e=Fe(CN)63-這時(shí)產(chǎn)生陽(yáng)極電流。陽(yáng)極電流隨著掃描電位正移迅速增加，當(dāng)電極表面的Fe(CN)64-濃度趨近于零時(shí)，陽(yáng)極化電流達(dá)到峰值。掃描電位繼續(xù)正移,電極表面附近的Fe(CN)64-耗盡，陽(yáng)極電流衰減至最小。當(dāng)電位掃至+時(shí)，完成一次循環(huán)，獲得了循環(huán)伏安圖。精選公文范文21精選公文范文簡(jiǎn)而言之，在正向掃描時(shí)，F(xiàn)e(CN)63-在電極上還原產(chǎn)生陰極電流而指示電極表面附近它的濃度變化的信息。在反向掃描時(shí)，產(chǎn)生的Fe(CN)64-重新氧化產(chǎn)生陽(yáng)極電流而指示它是否存在和變化。因此，循環(huán)伏安能循序

29、提供電活性物質(zhì)電極反應(yīng)過(guò)程的可逆性，化學(xué)反應(yīng)歷程、電極表面吸附等許多信息。循環(huán)伏安圖中可得到的幾個(gè)重要參數(shù)：陽(yáng)極峰電流、陰極峰電流、陽(yáng)極峰電位和陰極峰電位。測(cè)量確定的ip的方法是：沿著基線作切線外推至峰下，從峰頂作垂線至切線，其間高度即為ip。p可直接從橫軸與峰頂對(duì)應(yīng)處讀取?？赡嫜趸€原電對(duì)的電位申=0pa+pcDo+lg錯(cuò)誤！未找到引用源。2nDR而兩峰之間的電位差值為：Ap=pa一pc-59精選公文范文29精選公文范文對(duì)可逆體系的正向峰電流，由RandlesSavick方程可表示為：ip=xl05An3/2Dol/2vl/2co0式中，ip為峰電流，A為電極面積,cm2；n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)；D

30、為擴(kuò)散系數(shù)，cm2/s；v為掃描速度，V/s；c為濃度，mol/L。根據(jù)上式，ip與vl/2和c都是直線關(guān)系，對(duì)研究電極反應(yīng)過(guò)程具有重要意義。實(shí)驗(yàn)步驟指示電極的預(yù)處理鉑電極用Al2O3粉末將電極表面拋光，然后用蒸餾水和乙醇水浴中超聲清洗三次，每次2-3分鐘。鐵氰化鉀溶液的配制準(zhǔn)確移取，/L鐵氰化鉀溶液分別置于6只50mL容量瓶中，各加入5mL/LKCl溶液，用無(wú)氧水稀釋至刻度。循環(huán)伏安法測(cè)量打開CHI612電化學(xué)分析儀和計(jì)算機(jī)的電源。屏幕顯示清晰后，再打開CHI612的測(cè)量窗口；點(diǎn)擊CHI612型的窗口的“設(shè)置”下拉精選公文范文菜單，在“實(shí)驗(yàn)技術(shù)”項(xiàng)選擇“循環(huán)伏安法”，在“實(shí)驗(yàn)參數(shù)”設(shè)置參數(shù)：

31、起始電位為+;終止電位為-。將配制的系列鐵氰化鉀溶液逐一轉(zhuǎn)移至電解池中，插入干凈的電極系統(tǒng)。再仔細(xì)檢查一遍確認(rèn)無(wú)誤后，點(diǎn)擊“”進(jìn)行測(cè)量。完成后,命名儲(chǔ)存。每個(gè)濃度試液要完成5種掃描速度：25mv/s，50mV/s，100mV/s，150mV/s，200mV/s進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)掃速連續(xù)掃描4次。數(shù)據(jù)處理1. 從K3溶液的循環(huán)伏安圖，測(cè)量ipa、ipc、pa、®pc的值。2. 繪制同一掃速下，分別以ipa、ipc對(duì)K3不同溶液的濃度作圖，說(shuō)明峰電流與濃度的關(guān)系。3. 繪制出同一鐵氰化鉀濃度下以ipa、ipc對(duì)v1/2作圖，說(shuō)明峰電流與掃描速率間的關(guān)系。4.計(jì)算ipa/ipc的值和值；說(shuō)明K

32、3在KC1溶液中電極過(guò)程的可逆性。5.估算工作電極的有效面積。精選公文范文刀精選公文范文實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)為了使液相傳質(zhì)過(guò)程只受擴(kuò)散控制，應(yīng)在加入電解質(zhì)和溶液處于靜止下進(jìn)行電解。在溶液中3-的擴(kuò)散系數(shù)為x；電子轉(zhuǎn)移速率大，為可逆體系。溶液中的溶解氧具有電活性，用通入惰性氣體除去。注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)前電極表面要處理干凈；2. 為了使液相傳質(zhì)過(guò)程只受擴(kuò)散控制，應(yīng)在加入電解質(zhì)和溶液處于靜止下進(jìn)行電解。3. 每次掃描之間，為使電極表面恢復(fù)初始狀態(tài)，應(yīng)將電極提起后再放入溶液中，或?qū)⑷芤簲嚢瑁热芤红o止后再掃描。4. 避免電極夾頭互碰導(dǎo)致儀器短路思考題1. 鐵氰化鉀濃度與峰電流ip是什么關(guān)系？而峰電流與掃描速度又有

33、什么關(guān)系？2.K3和K4溶液的循環(huán)伏安圖是否相同？為什么？3.若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的精選公文范文2精選公文范文值與文獻(xiàn)值有差異，試說(shuō)明為什么？實(shí)驗(yàn)循環(huán)伏安法循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)一鐵氰化鉀在玻碳電極上的氧化還原一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù)的基本原理2、熟悉伏安法測(cè)定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)3、學(xué)習(xí)固體電極表面的處理方法二、實(shí)驗(yàn)原理循環(huán)伏安法(CV)是將循環(huán)變化的電壓施加于工作電極和參比電極之間，記錄工作電極上得到的電流與施加電壓的關(guān)系曲線。循環(huán)伏安法的典型激發(fā)信號(hào)當(dāng)工作電極被施加的掃描電壓激發(fā)時(shí)，其上將產(chǎn)生響應(yīng)電流，以電流對(duì)電位作圖，稱為循環(huán)伏安圖。典型的循環(huán)伏安圖如下：時(shí)間/s掃描電壓(V)精選公文范文

34、#精選公文范文從循環(huán)伏安圖中可得到幾個(gè)重要的參數(shù)：陽(yáng)極峰電流、陰極峰電流、陰極峰電位對(duì)可逆氧化還原電對(duì)的式量電位EB'與Epc和Epa的關(guān)系為：EEpaEpc2而兩峰之間的電位差值為：對(duì)鐵氰化鉀電對(duì)，其反應(yīng)為單電子過(guò)程，AEp是多少？從實(shí)驗(yàn)求出來(lái)與理論值比較。對(duì)可逆體系的正向峰電流，由Randles-Savcik方程可表示為：ip="OnADuc(3)其中:ip為峰電流，為電子轉(zhuǎn)移數(shù),A為電極面積(cm2),D為擴(kuò)散系數(shù)(cm2/s)，u為掃描速度，c為濃度(mol/L)。根據(jù)上式，ip與ul/2和c都是直線關(guān)系，對(duì)研究電極反應(yīng)過(guò)程具有重要意精選公文范文3精選公文范文義。在可

35、逆電極反應(yīng)過(guò)程中，53/21/21/2對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)過(guò)程，式(2)和式(4)是判別電極反應(yīng)是否可逆體系的重要依據(jù)。三、儀器與試劑儀器LKxxA電化學(xué)工作站；三電極系統(tǒng)：玻碳電極為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑電極為對(duì)極(鉑絲、鉑片、鉑柱電極均可)；試劑/LK3(鐵氰化鉀)溶液。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、選擇儀器實(shí)驗(yàn)方法：電位掃描技術(shù)循環(huán)伏安法。2、參數(shù)設(shè)置：初始電位：；開關(guān)電位1:；開關(guān)電位2：-；等待時(shí)間:3-5s；掃描速度：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要設(shè)定；循環(huán)次數(shù)：2-3次；靈敏度選擇：10卩A；濾波參數(shù)：50Hz；放大倍數(shù)：1.3、操作步驟：i.以/LK3溶液為實(shí)驗(yàn)溶液。分別精選公文范文3精選

36、公文范文設(shè)掃描速度為，和/s,記錄掃描伏安圖，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：表1線性掃描伏安法實(shí)驗(yàn)結(jié)果ii配置系列濃度的K3（鐵氰化鉀）溶液：,x10-3,x10-3,x10-3,x10-3,xlO-2mol/L固定掃描速度為/s,記錄各個(gè)溶液的掃描伏安圖。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：表2不同濃度溶液的峰電流iii以/LK3（鐵氰化鉀）溶液為實(shí)驗(yàn)溶液，改變掃描速度，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表：表3不同掃速下的峰電流之比和峰電位之差五、數(shù)據(jù)處理：1、將表1中的峰電流對(duì)掃描速度v的1/2次方作圖得到一條直線，說(shuō)明什么問(wèn)題？2、將表1中的峰電位對(duì)掃描速度作圖，并根據(jù)曲線解釋電極過(guò)程。3、將表2中的峰電流對(duì)濃度作圖，將得到一

37、精選公文范文3精選公文范文條直線。試解釋之。4、表3中的峰電流之比值幾乎不隨掃描速度的變化而變化，并且接近于1,為什么？5、以表3中的峰電位之差值對(duì)掃描速度作圖，從圖上能說(shuō)明什么問(wèn)題？六、思考題1、解釋溶液的循環(huán)伏安圖的形狀.2、如何利用循環(huán)伏安法判斷電極過(guò)程的可逆性實(shí)驗(yàn)二循環(huán)伏安法研究氧化與還原電位實(shí)驗(yàn)二循環(huán)伏安法研究氧化與還原電位一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握三角波電位掃描法的測(cè)量技術(shù)。2、了解循環(huán)伏安法測(cè)電化學(xué)反應(yīng)的特性。二、基本原理用恒電位儀控制研究電極電位在一定范圍內(nèi)以恒定的速率按三角波的規(guī)律變化，即依次作方向相反的線形電位掃描，同時(shí)用示波器或函數(shù)記錄儀記錄通精選公文范文#精選公文范文過(guò)電極的

38、電流隨電極電位的變化曲線。該曲線稱為動(dòng)電位掃描曲線或循環(huán)伏安曲線，該方法稱作三角波電位掃描法或循環(huán)伏安法。三角波電位范圍可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行選擇。如只需對(duì)研究電極進(jìn)行陰極過(guò)程的研究時(shí)，則電位范圍應(yīng)選擇該電極平衡電位的負(fù)向。反之，應(yīng)選擇在平衡電位的正向，若既要觀察陰極過(guò)程又要觀察陽(yáng)極過(guò)程，那么，電極范圍就應(yīng)該在平衡電位兩側(cè)。循環(huán)伏安法具有實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，可以得到的信息數(shù)據(jù)較多，并且可以進(jìn)行理論方面的討等特點(diǎn).它是電化學(xué)測(cè)量中經(jīng)常使用的一個(gè)重要方法，在研討電化學(xué)反應(yīng)特性時(shí)，最初所使用方法往往是循環(huán)伏安法。三、儀器和待測(cè)體系1、溶液AK3Fe(CN)6K4Fe(CN)6KNO3溶液B精選公文范文39精選

39、公文范文1MH2SO4溶液，使用時(shí)先加熱到約60°C，再冷卻到室溫。2、米用電極輔助電極：Pt電極參比電極：飽和甘汞電極工作電極：Pt電極體系自身平衡電位：-235mV左右CHI660電化學(xué)工作站四、實(shí)驗(yàn)步驟窗口設(shè)置啟動(dòng)電化學(xué)工作站，穩(wěn)定五分鐘。 進(jìn)入CHI660電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，建立新的項(xiàng)目。 選中“設(shè)置”菜單中的“實(shí)驗(yàn)技術(shù)”，選擇“循環(huán)伏安法”，點(diǎn)擊確定，再次選中“設(shè)置”菜單，選擇“實(shí)驗(yàn)參數(shù)”在出現(xiàn)的窗口中輸入下列參數(shù)：溶液A：初始電位：設(shè)為-HighE:設(shè)為低電位：設(shè)為-起始掃描極性：Negative精選公文范文41精選公文范文掃描速度：/S掃描段數(shù)：2米樣間隔：靜止時(shí)間：10S

40、靈敏度：點(diǎn)擊“確定”完成設(shè)置。溶液B:初始電位：設(shè)為-HighE:設(shè)為低電位：設(shè)為-起始掃描極性：Negative電極裝置圖掃描速度：/S掃描段數(shù)：2米樣間隔：靜止時(shí)間：10S靈敏度：點(diǎn)擊“確定”完成設(shè)置。測(cè)量設(shè)置完成后，用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊“控制”菜單中“運(yùn)行實(shí)驗(yàn)”開始進(jìn)行測(cè)試。五、作圖精選公文范文精選公文范文測(cè)量完成后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“圖像”菜單，選中“當(dāng)前數(shù)據(jù)圖”，得到測(cè)量的數(shù)據(jù)。單擊窗口中的“文件”菜單，選中“轉(zhuǎn)換位文本”，可以將得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換位TXT格式文件以便于作圖。六、思考題1、分別求出峰電流和峰電壓。2、分析系統(tǒng)的電極過(guò)程。循環(huán)伏安技術(shù)的原理及應(yīng)用-電化學(xué)基礎(chǔ)循環(huán)伏安技術(shù)摘要：簡(jiǎn)單介紹了

41、電化學(xué)測(cè)試的一些基本知識(shí)，并重點(diǎn)介紹了一種最常見、最重要的電化學(xué)測(cè)試技術(shù)-循環(huán)伏安技術(shù)。分別從循環(huán)伏安技術(shù)的發(fā)展、原理及應(yīng)用方面對(duì)其進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：電化學(xué)測(cè)試，循環(huán)伏安，原理，應(yīng)用1電化學(xué)測(cè)試的基本知識(shí)電極電勢(shì)、通過(guò)電極的電流是表征復(fù)雜的微觀電極過(guò)程特點(diǎn)的宏觀物理量。電化學(xué)測(cè)量的主要任務(wù)是通過(guò)測(cè)量精選公文范文精選公文范文包含電極過(guò)程各種動(dòng)力學(xué)信息的電勢(shì)、電流兩個(gè)物理量，研究它們?cè)诟鞣N極化信號(hào)激勵(lì)下的變化關(guān)系，從而研究電極過(guò)程的各個(gè)基本過(guò)程?；陔娀瘜W(xué)的測(cè)量規(guī)律、按照對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間順序，電化學(xué)測(cè)量大致可以分為三類。第一類是電化學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量方法，基于Nernst方程、電勢(shì)-pH圖、法拉第

42、定律等熱力學(xué)規(guī)律；第二類是依靠單純電極電勢(shì)、極化電流的控制和測(cè)量進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量方法，研究電極過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理，測(cè)定過(guò)程的動(dòng)力學(xué)參數(shù)；第三類是在電極電勢(shì)、極化電流的控制和測(cè)量的同時(shí)，結(jié)合光譜波譜技術(shù)、掃描探針顯微技術(shù)，引入光學(xué)信號(hào)等其他參量的測(cè)量，研究體系電化學(xué)性質(zhì)的測(cè)量方法。在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，電極中包括四個(gè)基本過(guò)程：1）電荷傳遞過(guò)程：電化學(xué)步驟。2）擴(kuò)散傳質(zhì)過(guò)程：主要是指反應(yīng)物和產(chǎn)物在電極界面靜止液層中的擴(kuò)散過(guò)精選公文范文龍精選公文范文程。3）電極界面雙電層的充電過(guò)程：非法拉第過(guò)程。4）電荷遷移過(guò)程：主要是溶液中離子的電遷移過(guò)程，也稱為離子導(dǎo)電過(guò)程。另外，還可能有電極表面的吸脫附過(guò)程、

43、電結(jié)晶過(guò)程、伴隨電化學(xué)反應(yīng)的均相化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。因此，要進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量，研究某一個(gè)基本過(guò)程，就必須控制實(shí)驗(yàn)條件，突出主要矛盾，使該過(guò)程在電極總過(guò)程中占據(jù)主導(dǎo)地位，降低或消除其它基本過(guò)程的影響，通過(guò)研究總的電極過(guò)程研究這一基本過(guò)程，這就是電化學(xué)測(cè)量的基本原則。電化學(xué)測(cè)量的主要分為三個(gè)步驟：1）實(shí)驗(yàn)條件控制；2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的測(cè)量；3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果解析。在電化學(xué)測(cè)試中，一般采用三電極體系進(jìn)行測(cè)量。圖1三電極體系電路示意圖由圖可知：電解池由三個(gè)電極組成。W代表研究電極，也稱為工作電極。研精選公文范文.精選公文范文究電極的電極過(guò)程是實(shí)驗(yàn)研究的對(duì)象。R代表參比電極，是電極電勢(shì)的比較標(biāo)準(zhǔn),用來(lái)確定研究電極的電勢(shì)。C

44、代表輔助電極，也稱為對(duì)電極，用來(lái)通過(guò)極化電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究電極的極化。P代表極化電源，為研究電極提供極化電流；mA代表電流表，用于測(cè)量電流；V為測(cè)量或控制電極電勢(shì)的儀器。P、mA和輔助電極、研究電極構(gòu)成了左側(cè)的回路，稱為極化回路。在極化回路中有極化電流流過(guò)，可對(duì)極化電流進(jìn)行測(cè)量和控制。V、參比電極和研究電極構(gòu)成了右側(cè)的回路，稱為測(cè)量控制回路。在測(cè)量控制回路中，對(duì)研究電極的電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量和控制，由于回路中沒(méi)有極化電流流過(guò)，只有極小的測(cè)量電流，所以不會(huì)對(duì)研究電極的極化狀態(tài)、參比電極的穩(wěn)定性造成干擾?？梢姡陔娀瘜W(xué)測(cè)量中米用三電極體系，既可使研究電極界面上通過(guò)極化電流，又不妨礙研究電極的電極電勢(shì)的控制和

45、測(cè)量，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流和電精選公文范文4精選公文范文勢(shì)的控制和測(cè)量。因此在絕大多數(shù)的情況下,總是米用三電極體系進(jìn)彳丁測(cè)量。2循環(huán)伏安技術(shù)簡(jiǎn)介1922年前捷克斯洛伐克人海洛夫斯基以滴求電極為工作電極首先發(fā)現(xiàn)極譜現(xiàn)象，并因此于1959年獲諾貝爾獎(jiǎng)。極譜法通過(guò)測(cè)定電解過(guò)程中所得到的電流-電位曲線來(lái)進(jìn)行定性和定量分析，具有迅速、靈敏的特點(diǎn)。伏安法是由極譜法發(fā)展而來(lái)的，是主要用于電極過(guò)程研究的一種非分析的技術(shù)手段，如可用于各種介質(zhì)中的氧化還原過(guò)程、表面吸附過(guò)程以及化學(xué)修飾電極表面電子轉(zhuǎn)移機(jī)制研究等。20世紀(jì)60年代中期，電子技術(shù)得到快速發(fā)展，低成本的電子放大裝置出現(xiàn)，經(jīng)典伏安法得到很大改進(jìn)，提高了伏安

46、法的選擇性和靈敏度，形成了恒電位儀、信號(hào)發(fā)生器、電化學(xué)分析測(cè)試系統(tǒng)等電化學(xué)分析、測(cè)試、研究的基本工具。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電化學(xué)分析測(cè)試系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)使用，發(fā)展了各式各樣的電化學(xué)工精選公文范文41精選公文范文作站，結(jié)合各種譜學(xué)技術(shù)，也形成了原位譜學(xué)循環(huán)伏安技術(shù)。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，如果將施與電極上的電位隨時(shí)間按一定比例變化，即以一定速度進(jìn)行電位掃描，電極上將有電流產(chǎn)生。此電流與所施電位有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將此關(guān)系進(jìn)行記錄，從而進(jìn)行分析研究的方法稱為電位掃描法。將此過(guò)程加以循環(huán)重復(fù)，從而測(cè)量電位-電流關(guān)系的方法，則稱為循環(huán)伏安法，英文為cyclicvoltammetry，簡(jiǎn)稱CV。通常，測(cè)定開始的初始電位

47、設(shè)定在無(wú)法拉第電流產(chǎn)生處，即雙電層區(qū)內(nèi)。根據(jù)電位循環(huán)的次數(shù)多少，循環(huán)伏安法又可分為單循環(huán)和多重循環(huán)。循環(huán)伏安法儀器簡(jiǎn)單，操作方便，可得到許多有關(guān)電極表面氧化還原反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移、離子傳遞等信息，因此，它是電化學(xué)分析方法中最常用、最重要的一種，也是目前多種型號(hào)電化學(xué)掃描隧道顯微鏡具備的主要電化學(xué)測(cè)試功能。該方法使用的圖譜解析直觀，廣泛精選公文范文精選公文范文地應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)、環(huán)境科學(xué)等諸多領(lǐng)域。3循環(huán)伏安法的基本原理三電極體系及其工作原理三電極體系包括：工作電極、參比電極(Referenceelectrode,RE)和輔助電極。采用三電極體系可以對(duì)工作電極進(jìn)行極化又不妨礙對(duì)其電極

48、電勢(shì)的控制和測(cè)量，如圖2所示。圖2循環(huán)伏安測(cè)試的三電極體系示意圖在絕大多數(shù)電化學(xué)測(cè)量中要采用三電極體系，循環(huán)伏安測(cè)試中也不例外，不能僅使用一個(gè)輔助電極與工作電極既構(gòu)成極化回路又控制工作電極的電位。其原因在于，極化過(guò)程中工作電極、輔助電極的電位在發(fā)生變化，且極化電流在工作電極和輔助電極之間大段溶液上產(chǎn)生的歐姆電位降也會(huì)附加到被測(cè)的電極電勢(shì)上。因此，除工作電極和輔助電極間用于通過(guò)極化電流外，必須引入第三個(gè)、具有穩(wěn)定電極電位的電極作為參精選公文范文4,精選公文范文比電極，用以控制和測(cè)量工作電極的電位。在某些情況下，如果可以確定輔助電極的電極電位在測(cè)試過(guò)程中不發(fā)生變化或變化可以忽略不計(jì)，此時(shí)可以不必使

49、用參比電極，即構(gòu)成了所謂的雙電極測(cè)試系統(tǒng)。恒電位儀相連的工作電極一般接地，所控制的工作電極電位通過(guò)一個(gè)電位跟隨器施加在參比電極上，反應(yīng)產(chǎn)生的電流將通過(guò)輔助電極形成回路而被檢測(cè)。通過(guò)對(duì)電位跟隨器施加一三角波或方波電位波形，可以開展電化學(xué)循環(huán)伏安或階躍電位研究。為了保證儀器的正常工作，工作電極和輔助電極兩電極皆不能斷開，否則將造成電子線路的開環(huán)增益，使儀器超載。循環(huán)伏安法原理循環(huán)伏安法是指在電極上施加一個(gè)掃描速度V恒定的線性掃描電壓，當(dāng)達(dá)到所設(shè)定的回掃電位時(shí)，再反向回歸至設(shè)定的終止電位。如將以圖3所示的等精選公文范文4精選公文范文腰三角形的脈沖電壓施加在工作電極上，得到的電流-電壓曲線稱為循環(huán)伏安

50、曲線。圖3循環(huán)伏安法中電位與時(shí)間的關(guān)系循環(huán)伏安曲線包括兩個(gè)分支，如果前半部分電位向陰極方向掃描，電活性物種在電極上發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生還原波，那么后半部分電位反轉(zhuǎn)向陽(yáng)極方向掃描時(shí)，還原產(chǎn)物又會(huì)重新在電極上被氧化，產(chǎn)生氧化波。因此一次三角波掃描，完成一個(gè)還原和氧化過(guò)程的循環(huán)。圖4典型的循環(huán)伏安曲線圖循環(huán)伏安法是將循環(huán)變化的電壓施加于工作電極和參比電極之間，當(dāng)?shù)竭_(dá)某設(shè)定的終止電位后，再反向回掃至某設(shè)定的起始電壓，并記錄工作電極上得到的電流與施加電壓的關(guān)系。當(dāng)對(duì)工作電極施加掃描電壓時(shí)，將產(chǎn)生響應(yīng)電流,以電流對(duì)電位作圖，稱為循環(huán)伏安圖。則電極上發(fā)生如下電極反應(yīng)：正向精選公文范文51精選公文范文掃描時(shí)，電

51、極上將發(fā)生還原反應(yīng)：O+ne-=R反向回掃時(shí)，電極上生成的還原態(tài)R將發(fā)生氧化反應(yīng)：R=O+ne-設(shè)電極反應(yīng)為oneR，式中O表示氧化態(tài)物質(zhì)，R表示還原態(tài)物質(zhì)，當(dāng)擾動(dòng)信號(hào)為一三角波電位時(shí)，所得的典型循環(huán)伏安圖如所示。圖中i為起掃電位，為反掃電位，當(dāng)電位從i掃至?xí)r稱正向掃描，為陰極過(guò)程，電位從掃至i時(shí)稱反向掃描，為陽(yáng)極過(guò)程。從電位i開始掃描時(shí)，開始只有非法拉第充電電流，當(dāng)電位向負(fù)方向增大到一定值時(shí)，反應(yīng)物開始在電極表面發(fā)生還原反應(yīng)OneR，電極表面反應(yīng)物濃度下降，引起電極表面擴(kuò)散電流增大，電流隨電位的增加而上升。當(dāng)電位增加到某一值時(shí)，擴(kuò)散電流達(dá)到最大值，出現(xiàn)陰極峰電流ipc,這時(shí)電極表面反應(yīng)物濃度

52、已經(jīng)下降到0當(dāng)電精選公文范文46精選公文范文位繼續(xù)向負(fù)方向增大時(shí)，由于溶液內(nèi)部的反應(yīng)物會(huì)向電極表面擴(kuò)散，使擴(kuò)散層厚度增加，這時(shí)電流開始下降，因而出現(xiàn)了具有峰電流的電流-電位曲線。當(dāng)正向掃描電位達(dá)到三角波的頂點(diǎn)時(shí)，改為反向掃描，電位向正方向移動(dòng)。此時(shí)電極附近，積聚的還原態(tài)產(chǎn)物R隨著電位的正移而逐漸被氧化Rne0,其過(guò)程與正向掃描相似，隨著電位逐漸增加陽(yáng)極電流不斷增大，陽(yáng)極電流達(dá)到最大值后，同樣出現(xiàn)電流衰減。因此反向掃描同樣出現(xiàn)陽(yáng)極峰電流ipa,整個(gè)掃描過(guò)程則形成如圖b所示的循環(huán)曲線，陰極峰電流ipc與陽(yáng)極峰電流ipa所對(duì)應(yīng)的電位稱為陰極峰電位Epc(pc)及陽(yáng)極峰電位Epa(pc)。陰極峰電流i

53、pc是峰位置相對(duì)于零電位基線的高度。而陽(yáng)極峰電流由于反掃是從換向電位處開始的，而處的陰極電流并未衰減到零，因此陽(yáng)極峰電流的讀數(shù)應(yīng)以陰極電流精選公文范文55精選公文范文的衰減線的外延為基線。其方法是在處開始作陰極電流衰減線外延部分的對(duì)稱線，以對(duì)稱線作為基線。如果實(shí)驗(yàn)測(cè)定有困難可以用計(jì)算法確定陽(yáng)極峰電流。即：IpaIpc(Ipa)OIpc(Isp)OIpc式中(Ipa)O：相對(duì)于零電流線為基線的陽(yáng)極峰電流；(Isp)0:電位為時(shí)所對(duì)應(yīng)的陰極電流。從循環(huán)伏安圖中可得到陽(yáng)極峰電流、陽(yáng)極峰電位、陰極峰電流、陰極峰電位等重要的參數(shù)，從而提供電活性物質(zhì)電極反應(yīng)過(guò)程的可逆性、化學(xué)反應(yīng)歷程、電極表面吸附等許多信

54、息。峰電流可表示為：ip=xl05xn3/2vl/2Dl/2Ac其中:ip為峰電流;n為電子轉(zhuǎn)移數(shù);D為擴(kuò)散系數(shù)；v為電壓掃描速度；A為電極面積；c為被測(cè)物質(zhì)濃度。對(duì)于可逆體系，曲線上下對(duì)稱，氧精選公文范文精選公文范文化峰電流ipa與還原峰電流ipc絕對(duì)值的比值等于1,即ipa/ipc=1氧化峰電位Epa與還原峰電位Epc電位差：E=EpaEpc=-nFn條件電位EolEo'=EpaEpc2根據(jù)峰電位、峰電流以及ipvl/2、ipc的關(guān)系，可判別電極反應(yīng)是否可逆。如果電活性物質(zhì)可逆性差，則氧化波與還原波的高度就不同，對(duì)稱性也較差；如果電活性物質(zhì)可逆性好，則氧化波與還原波的高度相同，對(duì)稱

55、性較好。若只有一個(gè)氧化或還原峰，電極過(guò)程即為不可逆，此不可逆體系中：AE>56/nmv，iPa/iPc循環(huán)伏安法知識(shí)小結(jié)利用循環(huán)伏安確定反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)1. 氧化峰電流與還原峰電流絕對(duì)值相等，即二者絕對(duì)值比值始終為一，與精選公文范文4精選公文范文掃描速率，換向電勢(shì)，擴(kuò)散系數(shù)無(wú)關(guān)。2. 氧化峰與還原峰電位差約為59mV利用循環(huán)伏安確定反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)1. 氧化峰電流與還原峰電流之比的絕對(duì)值等于12. 氧化峰與還原峰電位差約為(59/n)mV(25攝氏度時(shí))一般這兩個(gè)條件即可判斷擴(kuò)散反應(yīng)或者是吸附反應(yīng)：改變掃描速率，看峰電流是與掃描速率還是它的二次方根成正比，若是與掃描速率成線性，就是表

56、面控制過(guò)程，與二次方根成線性，就是擴(kuò)散控制利用循環(huán)伏安確定反應(yīng)是否可逆1：氧化峰和還原峰的電流比是否相等，若相等則可逆。有時(shí)對(duì)同一體系，掃描速率不同也會(huì)在一定程度上影響其可逆性的一般而言，掃速越大其電化學(xué)反應(yīng)電流也就越大。精選公文范文2:氧化峰和還原峰電位差等于59/nmV,若大于，則是準(zhǔn)可逆體系。這種確定onsetpotential的方法的依據(jù)是什么呢？我看有的文獻(xiàn)上直接是作一條切線，但這樣誤差也很大，很主觀隨意。以前我們老師上電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)的時(shí)候說(shuō)準(zhǔn)確的onsetpotential其實(shí)是很難被確定的。只能估計(jì)大致的范圍。求法可以說(shuō)有好幾種，據(jù)我所知就有兩種，一種是樓上說(shuō)的切線法，一種是我說(shuō)的10%或20%法哪種方法不重要，重要的只在自己的樣品之間比。另外，我不知道你的樣品是什么，就我所熟知的電催化劑而言，其實(shí)評(píng)價(jià)它的好壞，起始電位固然重要，但更看重它的峰形以及質(zhì)量單位電流密度。、切線法是有這個(gè)問(wèn)題，所以用峰高的10%來(lái)定，人為因素要小一些啦。其實(shí)說(shuō)來(lái)說(shuō)去又變成了起始電位測(cè)不準(zhǔn)精選公文范文57精選公文范文循環(huán)伏安法