循环伏安法测定电极反应参数.docx

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1、北京理工大学能源与化学工程实验预习报告姓名班级学号实验日期2016年5月4日指导教师_________同组姓名成绩_______________实验名称一、实验目的1.学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理2.熟悉伏安法测量的实验技术二、实验内容和原理循环伏安法是重要的电分析化学研究方法之一，研究领域广泛。由于仪器简单、操作方便、图谱解析直观，常常是首选进行实验的方法。循环伏安法是将循环变化的电压施加于工作电极和参比电极之间，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。也常被称为三角波线性电位扫描方

2、法。循环伏安法的典型激发信号如图所示，图中表明了施加电压的变化方式：起扫电位为0.8V，反向起扫电位为-0.2V，终点又回扫到0.8V，扫描速度可从斜率反应出来，其值为50mV/s。图中激发信号为三角波电位，虚线表示第二次循环。电化学分析仪可进行多次循环，任意变化扫描电位范围和扫描速度。当工作电极被施加的扫描电压激发时，其上将产生响应电流。以该电流为纵坐标，电位为横坐标作图，即为循环伏安图。典型的循环伏安图如下所示：该图是在1mol/LKNO3电解质溶液中，0.006mol/LK3Fe(CN)6在Pt工

3、作电极上的反应所得到的结果。图中起始扫描电位为0.8V，是为了避免电极接通后Fe(CN)63-发生电解。沿负的电位扫描，如箭头所示，当电位至Fe(CN)63-可还原时，即析出电位，将产生阴极电流（b）点。电极反应为：Fe(CN)63-+e→Fe(CN)64-，随着电位的变负，阴极电流迅速增加，直至电极表面的Fe(CN)63-浓度趋近于零，电流在d点达到最高峰。然后电流迅速衰减，是因为电极表面附近溶液中的Fe(CN)63-几乎全部电解转变为Fe(CN)64-而耗尽，即所谓的贫乏效应。当电位扫至-0.15V

4、处，虽然已经转向开始阳极化扫描，但这时的电极电位仍相当的负，扩散至电极表面的Fe(CN)63-仍在不断还原，故仍呈现阴极电流。当电位继续正向变化至Fe(CN)64-的析出电位时，聚集在电极表面附近的还原产物Fe(CN)64-被氧化，反应为：Fe(CN)64--e→Fe(CN)63-，这时产生阳极电流。阳极电流随电位正移迅速增加，当电极表面的Fe(CN)64-浓度趋于零时，阳极电流达到峰值。电位继续正移，电极表面的Fe(CN)64-耗尽，阳极电流衰减至最小。当电位扫至0.8V时，完成一次循环。实验中用仪器

5、得到的伏安图如下所示：循环伏安图中的几个重要参数为：阳极峰电流（ipa）、阴极峰电流（ipc）、阳极峰电位（Epa）、阴极峰电位（Epc）。测量确定ip的方法是：沿基线作切线外推至峰下，从峰顶作垂线至切线，其间高度即为ip。Ep可直接从横轴与峰顶对应处而读取。可逆氧化还原电对的条件电位E，与Epa和Epc的关系可表示为：E=（Epa-Epc）/2而两峰之间的电位差值为：Epa-Epc≈0.056/n可逆体系的正向峰电流有：ip=2.69*105*n3/2AD1/2v1/2C；n为电子转移数，A为电极面积

6、（cm2），D为扩散系数（cm2/s），v为扫描速度（V/s），C为浓度（mol/L）可逆电极中有ipa=ipc一、主要仪器设备实验仪器：CHI830、CHI620、CHI660电化学分析仪圆盘型工作电极、铂丝辅助电极、饱和甘汞参比电极组成的电极系统试剂及材料：铁氰化钾溶液：0.02mol/L、硝酸钾溶液：1mol/L二、操作方法与步骤1.Pt工作电极预处理将Pt工作电极在放有氧化铝粉沫的抛光布上轻轻研磨5-10分钟，二次蒸馏水清洗干净后用超声波清洗1min，用滤纸吸干表面水分2.配制溶液在5个50ml

7、容量瓶中，分别加入0.02mol/L的铁氰化钾溶液0，0.05ml，1ml，2ml，5ml，再各加入1mol/L的硝酸钾溶液5ml。用二次蒸馏水稀释至刻度，摇匀。3.循环伏安法测量将配制的系列铁氰化钾溶液逐一转移至电解池中，插入干净的电极系统。起始电位0.8V，转向电位-0.1V，以50mV/s的扫描速度测量，当测量0.002mol/L的溶液时，逐一变化扫描速度：20mV/s、50mV/s、100mV/s、125mV/s、150mV/s、175mV/s、200mV/s进行测量，在完成每一个扫速的测定后，

8、要重新处理电极。