实验10 循环伏安法测定电极反应参数.pdf

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1、仪器分析实验循环伏安法测定电极反应参数2018年5月13日循环伏安法测定电极反应参数【摘要】循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，本实验通过循环伏安法对铁氰化钾溶液以及抗坏血酸溶液进行测量，分析其Epa,Epc,△Ep,ipa,ipc与c、v等参数之间的关系，对比可逆反应以及不可逆反应的伏安特性曲线。【关键字】循环伏安法可逆反应不可逆反应电极反应【Summary】Cyclicvoltammetryisaveryusefulelectrochemicalmethod.Inthisexperiment,potassiumferricyanides

2、olutionandascorbicacidsolutionweremeasuredbycyclicvoltammetry,andEpa,Epc,△Ep,ipa,ipcandc,vwereanalyzed.Therelationshipbetweenotherparameters,thecomparisonofthereversiblereactionandthevolt-amperecharacteristiccurveoftheirreversiblereaction.【Keywords】CyclicvoltammetryReversibl

3、ereactionIrreversiblereactionElectrodereaction仪器分析实验循环伏安法测定电极反应参数2018年5月13日【实验目的】1、了解循环伏安法的基本原理、特点和应用；2、学习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

4、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：控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。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

5、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-仪器分析实验循环伏安法测定电极反应参数2018年5月13日一个三角波扫描，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循环伏安法i-E关系曲线电压扫描速度：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：͹̱∆E=i=

6、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）ipc53/21/21/2正向扫描的峰电流ip为：i=2.6910nADcp式中各参数的意义为：ip—峰电流（A）；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i1/2p的表达式看：ip与ν和c都呈线性关系。EE0papc标准电极电势为：E2应用

7、：①电极反应的性质；②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；③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；仪器分析实验循环伏安法测定电极反应参数2018年5月13日•可逆与不可逆过程：可逆过程：对于可逆过程，循环伏安法是一个方便的测量标准电极电位的方法。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

8、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