仪器分析实验8

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1、实验八循环伏安法一、实验目的(1)学习和掌握循环伏安法的原理和实验技术；(2)了解可逆波的循环伏安图的特性以及测算电极的有效面积的方法；(2)7习化学修饰电极的制作方法并了解电极修饰前后的电化学性质变化。二、实验原理循环伏安法是在固定面积的工作电极和参比电极Z间加上对称的三角波扌「1描电压，记录工作电极上得到的电流与施加电位的关系曲线，即循环伏安图。EA/(vi.SCE)1.0x10”MKJetCNM.0.1MKCI.0.05V/s.从伏安图的波形、氧化还原峰电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。与汞电极相比，物质在固体电极上伏安行为的重现性差，其

2、原因与固体电极的表面状态直接有关，因而了解固体电极表面处理的方法和衡量电极表面被净化的程度，以及测算电极有效表面积的方法是十分重要的。i般对这类问题要根据固体电极材料不同而釆取适当的方法。对于碳电极，一•般以Fe(CN)63-/4-的氧化还原行为作电化学探针。首先，固体电极表血的第一步处理是进行机械研磨、抛光至镜面程度。通常用于抛光电极的材料有金钢砂、CeO2、ZrO2、MgOflla-A12O3粉及其抛光液。抛光吋总是按抛光剂粒度降低的顺序依次进行研磨，如对新的电极表面先经金钢砂纸粗研和细磨后，再用一淀粒度的a-A12O3粉在抛光布上进行抛光。抛光后先洗去表

3、面污物，再移入超声水浴中清洗，每次2〜3分钟，重复三次，直至清洗干净。将处理好的碳电极放入含--定浓度的K3Fe(CN)6和支持电解质的水溶液中，观察其伏安曲线。如得到如图所示的曲线，其阴、阳极峰对称，两峰的电流值相等(ipc/ipa=l),峰峰电位差AEp约为70mV(理论值约59mV),即说明电极表而己处理好，否则需重新抛光，直到达到要求。有关电极冇效表曲积的计算，可根据Randles-Sevcik公式：在25七时，ip=2.69xl05n3/2ADo1/2v,/2Co^'pA为电极的有效面积(cm2),Do为反应物的扩散系数(cn?/s),n为电极反应的

4、电子转移数，v为扫速(V/s),Co为反应物的浓度(mol/cn?),ip为峰电A)。将处理好的电极清洗并吹干后，用碳纳米管进行修饰，然后将修饰后的玻碳电极再放入上述溶液中，观察伏安曲线。由于碳纳米管是管状结构，比表面积很大，而且其屮有大量离域电子沿管壁游动，在电化学反应中对电子传递有良好的促进作用，因此电极修饰前后的电极而积及电化学性质有明显的变化。三、仪器与试剂1.Autolab电化学系统，玻碳电极（d=4mm）为丄作电极，饱和U汞电极为参比电极，钳丝电极为辅助电极；2.固体铁鼠化钾、KNO?溶液、NaOH溶液；3.100ml容量瓶、50ml烧杯、玻棒。四

5、、实验内容（1）配制ImMK3Fc（CN）6溶液（含0.5MKNO.3），倒适量溶液至电解杯中；（2）将玻碳电极在麗皮上用抛光粉抛光示，再用蒸镭水清洗干净；（3）依次接上工作电极、参比电极和辅助电极；（4）开启电化学系统及计算机电源开关，启动电化学程序，在菜单屮依次选择Setup、Technique>CV>Parameter,输入以卜参数：InitE(V)0.6VSegment2HighE(V)0.6VSmplInterval(V)0.001LowE(V)-0.2VQuierTime(s)2ScanRate(V/s)0.02VSensitivity(A/V)2

6、e-5（5）点击Run开始扫描，记录氧化述原峰电位Epe、Epa及峰电流Ipc、Ipa；（6）电极的活化：将表而处理好的电极置于lmol/L的NaOH溶液中于・1.5到1.5V电位下，扫速为1V/S,灵敏度为le-3,扫描20周，然示用蒸懈水清洗干净后吹干电极表而。（7）根据上表参数，重新扫描，记录氧化还原峰电位Epc、Epa及峰电流1冲Ipa；（8）改变扫速为0.05、0.1、0.2V/S、0.5V/S,分别作循环伏安图；（9）以氧化还原峰电流I”、Ipa分别与扫速的平方根作图，求算线性相关系数R。（10）根据Ipc与扫速的平方根作图得到的线性冋归方程，计算

7、所使用的玻碳电极的有效而积。（11）碳纳米管修饰电极的制备：将超声分散有碳纳米管的N・N/二甲基甲酰胺黑色悬液。用微量进样器取10pL滴加在抛光的玻碳电极表而，用热风小心地吹干溶剂（吹干过程中尽量保证液面水平；风速尽可能小且垂胃吹向电极表而），使碳纳米管均匀地分布在玻碳而上。（12）碳纳米管修饰电极的循环伏安曲线测定：将制备好的碳纳米管修饰电极按照实验步骤2相同的方法进行循环伏安扫描，观察修饰前示循环伏安曲线的变化，并计算修饰示的电极而积。（所用参数：电子转移数n=l,,K3Fc（CN）6的扩散系数Do=lxl0':>cm2/s）思考题（1）如何理解电极过程的

8、可逆性？（2）玻碳电极如何进行表而处理