循環(huán)伏安法測定電極反應參數(shù)實驗報

循環(huán)伏安法測定電極反應參數(shù)實驗報告生化學院 10級化工班第4組 王金20102090130一、實驗目的目1、 學習循環(huán)伏安法測定電極反應參數(shù)的基本原理。2、 熟悉伏安法測量的實驗技。二、實驗原理循環(huán)伏安法(CV)是最重要的電化學分析研究方法之一。在電化學、無機化學、有機化學、生物化學的研究領(lǐng)域廣泛應用。伏安法是以固態(tài)電極作工作電極電解被分析物質(zhì)的稀溶液，并根據(jù)電流-電壓曲線進行分析的方法。根據(jù)所施加的電壓類型和掃描方式的不同，伏安法可分為循環(huán)伏安法、線性掃描伏安法、差分脈沖伏安法、溶出伏安法、方波伏安法等。本實驗采用循環(huán)伏安法測鐵氤化鉀電極反應參數(shù)。[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-氧化還原電對的標準電極電位為：[Fe(CN)6]3-+e-=[Fe(CN)6]4- 賴=0.36V電極電位與電極表面活度的Nernst方程式時"+RT/Fln(COx/CRed)對于可逆的電極反應，峰電流方程式可以表示如下：i=2.69X105n3/2ADi/2Vi/2C，i為峰電流(A)，n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)3為電極面積(cm2)，D為擴散系數(shù)(cm2/s)，V為掃描速度(V/s)，C為濃度(mol/L)。從上式可以看出，在一定的實驗條件下，峰電流ip與掃速的二分之一次方(V1/2)或被測物質(zhì)的濃度c成正比。循環(huán)伏安法是一種米用三電極系統(tǒng)(工作電極，化學研究方法。該法控制電極電勢以不同的速率，隨時間以三角波形一次或多次反復掃描(如圖1),電勢范圍是使電極上能交替發(fā)生不同的氧化和還原反應，并記錄電流-電勢循環(huán)伏安法是一種米用三電極系統(tǒng)(工作電極，化學研究方法。該法控制電極電勢以不同的速率，隨時間以三角波形一次或多次反復掃描(如圖1),電勢范圍是使電極上能交替發(fā)生不同的氧化和還原反應，并記錄電流-電勢(i-E)曲線，稱為循環(huán)伏安曲線。循環(huán)伏安曲線顯示一對峰，稱為氧化還原峰。GUW捎巳O.參比電極和輔助電極)的電?融1 + 糖環(huán)? A/\/a泗舊描\, \反和掃備\/ \耳 d y,.L. _I i 」20 40 $0 80循蝦伏安也條典型酒發(fā)信號三角波電位，轉(zhuǎn)攜電位為IkW-D,2V[vs-S{?.EJ(甲P(甲P人圖一如圖2所示，對于[Fe(CN)6]3-,當電位從正向負掃描時，溶液中[Fe(CN)6]3-在電極上發(fā)生還原反應，生成[Fe(CN)6]4-，產(chǎn)生還原波，其峰電流為ipc，峰電位為Epc；當逆向掃描時，電極表面生成的[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，產(chǎn)生氧化電流，其峰電流為ipa，峰電位為Epa。峰電位差AE=Epa-Epc,玖=(EEpa+Ep』2。若△E=56.5/n，且i/i=1，則整個反應為可逆反應；AE>56.5/n，i/i<1，貝Qpapc papc整個反應為不可逆反應。 圖1三、 儀器和試劑CHI830、CHI620、CHI660電化學分析儀。圓盤型工作電極、伯絲輔助電極和飽和甘汞參比電極組成電極系統(tǒng)。鐵氰化鉀溶液：2.0X10-2mo1/L.硝酸鉀溶液：1.0mo1/L.四、 實驗步驟Pt(玻碳電極)工作電極預處理。將Pt(玻碳電極)工作電極在放有氧化鋁粉沫的拋光布上輕輕研磨一分鐘，二次蒸餾水拎洗干凈后，用超聲波清洗1min，用濾紙吸干表面水分即可進行測定。配制試液。在5個50mL容量瓶中，分別加入2.0X10-2mol/L的鐵氰化鉀溶液0，0.5mL，1.0mL，2.0mL，5.0mL，再各加人1mol/L的硝酸鉀溶液5.0mL。用二次蒸餾水稀釋至刻度，搖勻。循環(huán)伏安法測量。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)。起始電位+0.8V，轉(zhuǎn)向電位-0.1V，以50mV/s的掃描速度測量，當測量2X10-3mol/L的溶液時，逐一變化掃描速度：20mV/s，50mV/s，100mV/s，125mV/s，150mV/s，175mV/s，200mV/s進行測量。在完成每一個掃速的測定后，要重新處理電極。五、 結(jié)果處理1.列表總結(jié)鐵氰化鉀溶液的測量結(jié)果(Epa，Epc，AEpa，ipa，ipc)。循環(huán)伏安法測定電極反應參數(shù)一一數(shù)據(jù)記錄表1濃度c對CV圖參數(shù)的影響(50mV/s)濃度(mol?L-1)0.0200.0400.0600.080iPc(X10-6A)109.577205.298306.731398.941iPa(X10-6A)-114.472-209.371-313.259-407.072EPc(V)0.2160.2090.2080.205EPa(V)0.2890.2920.2970.301快速?ffi環(huán)伏安法（掃描速率恒為50mV/s）400.0000.080300.0000400.400.0000.080300.0000400.LOO.QOOO-100.0000-300.0000-0.200電位，伏0.800 0.400 -0.200電位，伏表2掃描速度V對CV圖參數(shù)的影響（濃度c均為0.040mol?L-1）掃描速度V（V/s）0.0500.1000.1250.1500.1750.200ij時0.2240.3160.3540.3870.4180.447iPc(X10-6A)205.298274.976303.199328.191349.523370.423iPa(X10-6A)-209.371-283.788-312.986-338.634-364.189-384.969EPc(V)0.2090.2000.1960.1930.1920.187EPa(V)0.2920.2990.3000.3040.3080.307快速循環(huán)伏女法（掃描速率恒為50irV/s.）3l：ll：l.OOLILI250.0000150.000050.0i：ii：i0-SO.U00U-15i：i.U0CiUo.-di：ii：iu.riLiLi-0.200電位/伏Li.guu2.繪制鐵氰化鉀溶液的的ipa與ipc相應濃度c的關(guān)系曲線；繪制ipa與ipc與相應的v1/2關(guān)系曲線。濃度c/(濃度c/(mol/L)-150-200-250-300-350-400鐵氤化鉀的ipa與濃度c-150-200-250-300-350-400鐵氤化鉀的ipa與濃度c的關(guān)系V-50 ' ' 1 1 1 ' m0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09-100-450濃度c/(mol/L)400鐵氤化鉀的ipc與相應的v(1/2)的關(guān)系Vm0.20.250.30.350.4400鐵氤化鉀的ipc與相應的v(1/2)的關(guān)系Vm0.20.250.30.350.40.450.5v(1/2)350300250200150鐵氰化鉀的Epa對其相應的v是什么關(guān)系？由此可表明什么？答：當v改變時，鐵氰化鉀的Epa保持不變，說明鐵氰化鉀電極反應為可逆電極反應。由鐵氰化鉀的循環(huán)伏安圖解釋它在