循環(huán)伏安曲線介紹

循環(huán)伏安曲線介紹一、 原理鐵氰化鉀體系(Fe(CN)63-/4-)在中性水溶液中的電化學(xué)行為是一個(gè)可逆過(guò)程，其氧化、還原峰對(duì)稱(chēng)，兩峰的電流值相等，峰峰電位差理論值為59mV。體系本身很穩(wěn)定，通常被用于檢測(cè)電極和儀器。二、 儀器與試劑RST系列電化學(xué)工作站；金(伯或玻碳)圓盤(pán)電極為工作電極、伯片電極為對(duì)電極、飽和甘汞電極為參比電極。1.00X10-2mol/LK3Fe(CN)6水溶液；2.0mol/LKNO3水溶液。三、 實(shí)驗(yàn)步驟溶液的配置在5個(gè)50mL容量瓶中，依次加入KNO3溶液和K3Fe(CN)6溶液，使稀釋至刻度后KNO3濃度均為0.2mol/L，而K3Fe(CN)6濃度依次為1.00X10-4、2.00X10-4、5.00X10-4、8.0X10-4、1.00X10-3mol/L，用蒸餾水定容。工作電極的預(yù)處理用拋光粉(Al2O3,200?300目)將電極表面磨光，然后在拋光機(jī)上拋成鏡面(如果事先已經(jīng)拋光處理過(guò)的電極，不需上面的處理)，最后分別在1:1乙醇、1:1HNO3和蒸餾水中超聲波清洗。K3Fe(CN)6溶液的循環(huán)伏安曲線在電解池中放入5.00X10-4mol/LK3處(京)：-(內(nèi)含0.20mol/LKNO3)溶液，插入工作電極、伯絲輔助電極和飽和甘汞電極，通N2除O2。參數(shù)設(shè)置：起始點(diǎn)為：-200mV 終止電位：600mV 掃描速度：50mV/S取樣間隔：1mV/S電流量程：電流量程(A)=2.0E-05 點(diǎn)擊確定-一運(yùn)行記錄循環(huán)伏安曲線，觀察峰電位和峰電流，判斷電極活性。以不同掃描速率10、50、100、200、300、500mV/s，分別記錄從-200?+700mV掃描的循環(huán)伏安圖。不同濃度的K3Fe(CN)6溶液循環(huán)伏安圖選擇循環(huán)伏安法，掃描速度為50mV/s，從-200?+700mV掃描，分別記錄1.00X10-4、2.00X10-4、5.00X10-4、8.0X10-4、1.00X10-3mol/L(內(nèi)均含0.20mol/LKNO3并在測(cè)定前除氧)Fe(CN)3-溶液的循環(huán)伏曲線，測(cè)量峰電流。記錄峰電流與濃度。在電化學(xué)工作站所具有的定量分析功能的標(biāo)準(zhǔn)曲線法中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，找出峰電流和濃度的線性方程和相關(guān)系數(shù)。

四、結(jié)果與討論對(duì)K3Fe（CN）3-（內(nèi)含0.20mol/LKNO）溶液的循環(huán)伏安曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，選取曲線的第二圈，即第三和第四段曲線，根據(jù)循環(huán)伏安曲線特點(diǎn)，用半峰法進(jìn)行峰測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖：由測(cè)量結(jié)果可知，氧化峰電位為Ep2=277mV，峰電流為ip2=5.596591x10-6A；還原峰電位是Ep1=203mV，峰電流是ip1=5.568737x10-6A。氧化峰還原峰電位差為74mV，峰電流的比值為：ip1/ip2=1.005^1o由此可知，鐵氰化鉀體系（Fe（CN）63-/4-）在中性水溶液中的電化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)可逆過(guò)程。（注：由于該體系的穩(wěn)定，電化學(xué)工作者常用此體系作為電極探針，用于鑒別電極的優(yōu)劣。）將不同掃描速率10、50、100、200、300、500mV/s的循環(huán)伏安曲線進(jìn)行疊加，如下圖。由圖可知，隨著掃描速度的增加，峰電流也增加。且分別測(cè)量他們的峰數(shù)據(jù)可以得到峰電流與掃描速度的關(guān)系。根據(jù)電化學(xué)理論，對(duì)于擴(kuò)散控制的電極過(guò)程，峰電流^與掃描速度的二分之一次方呈正比關(guān)系，即孔?M/2為一直線。對(duì)于表面吸附控制的電極反應(yīng)過(guò)程，峰電流ip與掃描速度呈正比關(guān)系：即孔?"為一直線。（此關(guān)系也可利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法的線性擬合功能，以峰電流為橫坐標(biāo)，掃描速度的二分之一次方或掃描速度為縱坐標(biāo)，考察線性關(guān)系）用標(biāo)準(zhǔn)曲線法中的線性擬合處理，得出峰電流ip與掃描速度的二分之一次方呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9988。將不同濃度的鐵氰化鉀（Fe（CN）63-）溶液的循環(huán)伏安曲線，同樣進(jìn)行疊加可以發(fā)現(xiàn)，峰電流隨著濃度的增加而增加。分別測(cè)量它們的峰數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這里僅對(duì)ip1數(shù)據(jù)進(jìn)

行處理，其結(jié)果為：k=6.030216x10-3,b=-1.684007x10-7,r=0.9999289。由線性方程及相關(guān)系數(shù)可知，在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)，峰電流與鐵氰化鉀(Fe(CN)63-)溶液濃度呈線性關(guān)系。可以以此進(jìn)行定量分析。 60.5mniol/L鐵割化鉀，0.2mol/L硝酸鉀CV圖-1.0UU-I18UU-0.600-0.400-0.2000.200翌W 0.4000.6000.8001.000-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700電位：E(mV)將不同濃度的鐵氰化鉀(Fe(CN)63-)溶液的循環(huán)伏安曲線，同樣進(jìn)行疊加可以發(fā)現(xiàn)，峰電流隨著濃度的增加而增加。分*別測(cè)量它們的峰數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這里僅對(duì)ip1數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其結(jié)果為：k=6.030216x10-3,b=-1.684007x10-7，r=0.9999289o由線性方程及相關(guān)系數(shù)可知，在實(shí)驗(yàn)的濃度范圍內(nèi)，峰電流與鐵氰化鉀(Fe(CN)63-)溶液濃度呈線性關(guān)系?？梢砸源诉M(jìn)行定量分析。 6RST5000軟件功能介紹——自動(dòng)測(cè)量峰數(shù)據(jù)蘇州瑞思泰電子有限公司鄭州世瑞思儀器科技有限公司2013-09RST5000電化學(xué)工作站軟件，具有“自動(dòng)測(cè)量峰數(shù)據(jù)”功能，操作方法如下：打開(kāi)已有數(shù)據(jù)文件(例：伯盤(pán)_拋光_2.rst)，曲線圖形顯示于軟件界面右邊的圖形框中，如下所示：

（2）啟動(dòng)菜單＜圖形測(cè)量〉一一＜測(cè)量圖形數(shù)據(jù)〉，或點(diǎn)擊快捷按鈕“”，即進(jìn)入測(cè)量模式。在軟件界面的左下方出現(xiàn)一個(gè)“峰圖形測(cè)量”操作面板，如下：峰囹形珊里當(dāng)前圈廠r只是當(dāng)前圈r只是當(dāng)前圈#顯示面也國(guó)1r￡r3r4r5r&rtra刪睬未更圈|自動(dòng)剽里|手動(dòng)添加峰|減掉迭中峰|完成I（3）點(diǎn)擊“自動(dòng)測(cè)量”按鈕，軟件隨即進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。此時(shí)，峰圖形顯示于右邊圖形框中，第一個(gè)峰（氧化峰）的半峰面積被渲染。峰數(shù)據(jù)顯示于左上方的文本框中。如下：法腆2-1如1備T3-O口-O--依；" 門(mén)門(mén)T—50O cfs;S--1鼎技*霏叫概制數(shù)二獲2-41碧碧TT山一一=一一更TET電位(y)(A)c)皆頭莊nma：雷掃瞻l(fā)EPlipIAh63515-□o1-■■1□--□E□-oooO1—；---U--s□5=A-■■■■■■.--.41■■=--=)=--=)i-1i-1■=_■■■=_■■rl1!|,--(V)=0.162ip20)=3.6^9537E-5(C)=4.^4T23E-5數(shù)據(jù)意義如下：測(cè)峰圈號(hào)=1該組峰數(shù)據(jù)位于多圈循環(huán)曲線的第1圈半峰法測(cè)峰方法峰電位，峰電流，半峰面積：Ep1(V)=0.241第1個(gè)峰的峰電位ip1(A)=-3.690381E-5第1個(gè)峰的峰電流Ah1(C)=-4.964408E-5第1個(gè)峰的半峰面積Ep2(V)=0.162第2個(gè)峰的峰電位ip2(A)=3.699537E-5第2個(gè)峰的峰電流Ah2(C)=4.994723E-5第2個(gè)峰的半峰面積點(diǎn)擊單選鈕“2”可觀察第2個(gè)峰(還原峰)的圖形:X=-9.9000E-2Y=1.3679E-5線性掃描循環(huán)伏安法-30.00-20.00<g—山二一凄三-10.0010.0020.00X=0_3fl9750X=-9.9000E-2Y=1.3679E-5線性掃描循環(huán)伏安法-30.00-20.00<g—山二一凄三-10.0010.0020.00X=0_3fl9750Y=-1.7012E-5(5)如果去掉“顯示面積”前的勾選，可隱去面積渲染:X=-9.9000E-2Y=1.3679E-5線性掃描循環(huán)伏安法<g—山L)一凄三-30.00-20.00-10.00010.0020.00X=0.503371Y=2.1715E-5500(6)在多圈圖形中，選擇當(dāng)前圈號(hào)，可針對(duì)其中的一圈進(jìn)行顯示和測(cè)量，例如選擇了第2圈，藍(lán)色循環(huán)即被加粗：X=-1.0000E0Y=9.3134E-6線性掃描循環(huán)伏安法<g—山L)一凄三-10.00-0.000-6.000-4.000-2.00002.0004-.0006.0000.00010.0012.00<g—山L)一凄三-10.00-0.000-6.000-4.000-2.00002.0004-.0006.0000.00010.0012.00被置為有效 ：- ：■十只顯當(dāng)前圈刪除未顯圈I暗時(shí) 勾選后，其余循環(huán)被隱去，“A—-U.ZOu□□□Y=-1.0S09E-5X=-1.0000E0Y=9.3134E-6線性掃描循環(huán)伏安法-10.00——f f 1 1 f f 1 1 ，…如果點(diǎn)擊““刪除未顯圈”按鈕，則可永久地刪去已被隱去的其余循環(huán)。為避免誤刪，軟件設(shè)<g—山L)_X=-O.206550X=-O.206550Y=-1.0809E-50.2 0.4 0.6-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0電位：E(V)有彈出界面:選擇“是”執(zhí)行刪除操作，選擇“否”放棄本次操作。（8）在自動(dòng)測(cè)峰的基礎(chǔ)上，如果您有更好的策略，可用鼠標(biāo)拖動(dòng)峰圖形上的藍(lán)色小方框進(jìn)行微調(diào)。該操作只允許在第1圈上進(jìn)行。因此，對(duì)于多圈圖形應(yīng)先刪去不需要的圈，只留下一圈，然后就可操作了。X=-1.0000E0Y=9.3134E-6X=-1.0000E0Y=9.3134E-6線性掃描循環(huán)伏安法<g—山L)一凄三12.00<g—山L)一凄三12.00-10.00-3.000-6.000-4.000-2.0002.0004-.0006.0008.00010.00（9）