实验20 循环伏安法测定电极反应参数

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1、实验20循环伏安法测定电极反应参数汪洋洋pb11206220一、实验目的（1）了解循环伏安法的基本原理、特点和应用。（2）掌握循环伏安法的实验技术和有关参数的测定方法。二、实验原理在电化学分析方法中，凡是以测量电解过程中所得电流-电位（电压）曲线进行测定的方法称为伏安分析法。按施加激励信号的方式、波形及种类的不同，伏安法又分为多种技术，循环伏安法就是其中之一，而且是一种重要的伏安分析方法。先看线性扫描伏安法，若向工作电极和对电极上施加一随时间线性变化的直流电压（图1）,记录电流-电势曲线（图2）进行分析，就叫线性扫描伏安法。图1图2循环伏安法就是将线性扫描电位

2、扫到某电位Em后，再回扫至原来的起始电位值Ei，电位与时间的关系如图3所示。电压扫描速度可从每秒毫伏到伏量级。所用的指示电极有悬汞电极、铂电极或玻璃碳电极等。图3图4当溶液中存在氧化态物质O时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质R，O+ne→R当电位方向逆转时，在电极表面生成的R则被可逆地氧化为O,R→O+ne一个三角波扫描，可以完成还原与氧化两个过程，记录出如图4所示的循环伏安曲线。循环伏安法一般不用于定量分析，主要用于研究电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数等。在循环伏安法中，阳极峰电流iPa、阴极峰电流iPc、阳极峰电位Epa、阴极峰电位EPc是最重

3、要的参数,对可逆电极过程来说，（1）即阳极峰电势(Epa)与阴极峰电势(Epc)之差为57/n至63/nmV之间,确切的值与扫描过阴极峰电势之后多少毫伏再回扫有关。一般在过阴极峰电势之后有足够的毫伏数再回扫，△EP值为58/nmV。（与扫描速度无关）（2）正向扫描的峰电流ip为：（3）式中各参数的意义为：ip—峰电流（安培）；n—电子转移数；A—电极面积（cm2）D—扩散系数（cm2/s）—扫描速度（V/s）c—浓度（mol/L）从ip的表达式看：ip与1/2和c都呈线性关系，对研究电极过程具有重要意义。标准电极电势为：（4）所以对可逆过程，循环伏安法是一个方

4、便的测量标准电极电位的方法。对于准可逆过程，曲线形状与可逆度有关，一般来说，△EP＞59mV/n,且峰电位随扫描速度的增加而变化，阴极峰变负，阳极峰变正。此外，根据电极反应性质的不同，iPa/iPc可大于1，等于1或小于1，但均与扫描速度的平方根成正比，因为峰电流仍是由扩散速度所控制的。对于不可逆过程，反扫时没有峰，但峰电流仍与扫描速度的平方根成正比，峰电位随扫描速度的变化而变化。根据Ep与扫描速度的关系，可计算准可逆和不可逆电极反应的速率常数Ks。循环伏安法除可应用于电极过程可逆性的研究外，对于反应产物的稳定性、电化学－化学偶联反应及吸附等方面也是一种有效的

5、研究手段。三、仪器与试剂1.仪器CHI600D型电化学工作站；铂盘电极；玻璃碳电极；铂丝电极及饱和甘汞电极。2.试剂（1）1.0mol/L硝酸钾溶液;（2）0.10mol/L铁氰化钾标准溶液;（3）0.10mol/LH3PO4-KH2PO4溶液;（4）5×10-2mol/L抗坏血酸标准溶液.四、实验步骤铁氰化钾溶液的测量：（1）移取1.0mol/L硝酸钾溶液20mL于一50mL烧杯中，将工作电极（铂盘电极）打磨光亮后超声清洗5分钟左右，放入移取的溶液中，再插入对电极（铂丝电极）和参比电极（饱和甘汞电极），将对应的电极夹夹在电极接线上，设置好如下仪器参数：初始电

6、位(V)：0.60；高电位(V)：0.60；低电位（V）：0.0FinalE(V)：0.0；起始扫描极性：Positive；扫描速度(V/s)：0.05扫描段数（W）：20；采样间隔(V)：0.001；静止时间(sec)：2灵敏度(A/V)1·e-0.005（2）以50mV/s的扫描速度记录硝酸钾空白溶液的循环伏安曲线并保存。（3）向烧杯中加入0.10mL0.10mol/L铁氰化钾标准溶液，同样以50mV/s的扫描速度记录循环伏安图并保存。（4）分别再向溶液中加入0.1、0.2、0.4mL0.10mol/L铁氰化钾溶液重复（3）操作。（5）分别以5mV/s、1

7、0mV/s、20mV/s、50mV/s、100mV/s、200mV/s的扫描速度记录最后溶液的循环伏安曲线。抗坏血酸溶液的测量：以0.10mol/LH3PO4-KH2PO4溶液为电解液，5×10-2mol/L抗坏血酸溶液为标准溶液，玻璃碳电极为工作电极（使用前同样要打磨和超声清洗），对电极和参比电极同上，按上述同样步骤记录抗坏血酸的循环伏安图，但按如下仪器参数进行：Init(V)：0.0V;HighE(V)：1.0V;LowE(V)0.0V;FinalE(V)1.0V;InitialScanNegtiVeScanRate(V/s)0.05SweepSegmen

8、ts:2SampleInterval(