仪器分析实验 循环伏安法测定电极反应参数

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1、仪器分析实验循环伏安法测定电极反应参数2015年6月2日循环伏安法测定电极反应参数开课实验室：环境资源楼313【实验目的】1、了解循环伏安法的基本原理、特点和应用；2、及电化学工作站的基本操作方法；3、掌握循环伏安法的实验技术和有关参数的测定方法；4、掌握分析循环伏安曲线的基本过程。【基本原理】•原理概述：循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，虽然很少用于定量分析，但可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。•伏安分析法：电化学分析方法中，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。按施加激励信号的方式、波形及种类的不同。•线性扫描伏安法：向工作电极和对

2、电极上施加一个随时间线性变化的直流电压（如图1），记录电流-电势曲线（图2）进行的分析方法。图1线性扫描伏安法E-t关系曲线图2线性扫描伏安法i-E关系曲线•循环伏安法：原理：将线性扫描电位扫到某电位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，并循环往复。电流电压曲线（即循环伏安图）包括两个分支，前半部分电位向阴极方向扫描，氧化态物质O在电极上还原：-O+ne→R后半部分电位向阳极方向扫描，电位方向逆转，还原产物R又会重新在电极上氧化：-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。图3循环伏安法E-t关系曲线图4循环

3、伏安法i-E关系曲线1仪器分析实验循环伏安法测定电极反应参数2015年6月2日电压扫描速度：从每秒毫伏到伏量级；所用的指示电极：悬汞电极、铂电极或玻璃碳电极等；重要参数：阳极峰电流iPa、阴极峰电流iPc、阳极峰电位Epa、阴极峰电位EPc，对可逆电极过程，有：57~63ΔE=E
EmVn即阳极峰电势(Epa)与阴极峰电势(Epc)之差为57/n~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。ipa≈1（与扫描速度无关）ipc3/21/21/2正向扫描的峰电流ip为：i=2.69×

4、
nADνc
22（ip峰电流（A），n电子转移数；A电极面积（cm），D扩散系数（cm/s），ν扫描速度（V/s））1/2从ip的表达式看：ip与ν和c都呈线性关系。EE+0papc标准电极电势为：E=2应用：电极反应的性质；电极反应的机理：对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用；电极过程可逆性的研究：若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称；电极过程动力学参数，反应产物的稳定性，电化学－化学偶联反应及吸附等；•可逆与不可逆过程：（准）可逆过程：循环伏安法是一个方便的测量标准电极电位的方法。曲线形状与可逆度有关，一般来说，△EP＞59

5、mV/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；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ν的关系，可计算准可逆和不可逆电极反应的速率常数Ks。•物质的传递过程：1、迁移：在电场的作用下带电离子的迁移；2、扩散：影响电流值；3、对流。【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：1.0mol/L硝酸钾溶

6、液；0.10mol/L铁氰化钾标准溶液；0.10mol/LH3PO4-KH2PO4溶液；-25×10mol/L抗坏血酸标准溶液.。2仪器分析实验循环伏安法测定电极反应参数2015年6月2日【实验步骤】1、铁氰化钾溶液的测量：（1）以去离子水冲洗参比电极和对电极，滤纸吸水。移取1.0mol/L硝酸钾溶液20mL于50mL烧杯中；（2）将工作电极（铂盘电极Pt）在打磨盘上以画圆的方式打磨5min至光亮，冲洗后超声清洗5min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），将相应颜色的电极夹按照下列对应关系夹在电极上：白色----参比电极（RE）；红色---铂

7、电极（AE）；绿色---工作电极（WE）；黑色---悬空（3）在电脑的桌面上建立文件夹，并在随后的操作中将相应数据（后缀：.bin）保存在该文件夹中。在实验记录本上绘出记录表格，记录各实验条件（浓度或速度）下的各测量结果值（Epa,Epc,△Ep,ipa,ipc）；（4）设置试验参数，具体实验参数见“数据记录、处理与实验结果分析”，完成后点击“确认”；（5）点击“运行实验”。仪器将以50mV/s的扫描速度记录硝酸钾空白溶液的循环伏安曲线，命名并保存至相应文件夹；（6）