实验四-电化学循环伏安技术和电位阶跃技术研究金属电结晶完整版

1、实验原理 1.循环伏安技术 CV电化学反应中物种反应的量可以依据 Faraday定律估算, .若电化学过程是只涉及一层物种的反应, 通过实验得到的吸附电量可以推算实验中所用的电极的真实面积 . 若电化学过程是不只涉及一层物种的反应,如Ag在Pt 上的沉积,通过积分沉积Ag的溶出电量以及Ag的晶格参数可以估算电极上沉积的银的层数. mnFidtQt0 3实验目的l 掌握铂电极的清洁处理。l 初步掌握电化学循环伏安技术。l 初步掌握用电化学阶跃技术研究金属电结晶。 2实验原理 3.电位阶跃技术-时间库仑法 将采到的电流信号对时间积分,可以获得时间库仑曲线.对扩散过程,可以对Cottrell方程积分

2、, 获得反应物从溶液中以扩散方式补充的电量，即： (4-2) 但当电极上还存在其他反应(如吸附)以及考虑双电层充电的电量贡献，总电量为： (4-3)tDnFACQd2tDnFAConFAQtQdl2)( 4实验原理 2.电位阶跃技术-计时电流法 对于简单的电极反应其时间电流曲线与反应的可逆性和阶跃的电位值有关在阶跃电位足够大的情况下，电极表面反应物的浓度可能达到零，时间电流曲线与反应的可逆性和阶跃的电位值无关，仅与反应物的扩散过程有关(Cottrell方程)， (4-1) 为了避免非Faraday双层充电电流影响，在数据处理时应遵循后期取样原则.tDnFACid 5实验原理 若以 对 作图，可

3、以得到一条直线。如果反应物不吸附在电极表面(对应于 项),该直线几乎通过原点,因为很小(一般为 ). 而通过该直线的斜率可以估算反应过程的扩散系数.)(tQ2/1tonFA2/20cmF 6实验仪器和试剂 仪器：CHI660A电化学工作站，铂片工作电极，饱和甘汞电极，Pt黑对电极，两室电解池。 试剂： ， 王水。 Lmol/5 . 042SOHLmol/01. 0LmolAgNO/1 . 033KNO 7实验步骤 1.循环伏安实验 (1)Pt电极在王水中浸泡40s左右, 然后用蒸馏水淋洗. (2)在 溶液中在-0.281.40V ( )循环伏安扫描,扫描速度 . (3)相同溶液.选取 500、

4、400、300、200、100、50、 20mV/S扫描速度，起始电位0.2V，在-0.251.25V之间循环伏安扫描. (4)同样体系在CHI660A上扫一个完整的CV,利用该软件的积分功能, 得到氢吸脱附区的电量, 并估算Pt电的真实面积. Lmol/5 . 042SOHSCEs.smV /500 8实验步骤 2.电位阶跃的暂态实验 (1)应用循环伏安技术做新鲜Pt电极在 + 溶液中的CV图.电位范围0.80V, 设置参数为InitE(初始电位)0.8V, High E(最高位)0.80V, Low E(最低电位)0.0V, 扫描速度 ,Sensitivity 2e-3,扫两个循环(4个S

5、egments), 注意两次循环中银沉积的初始电位的差异.读取 Ag阳极溶出峰的电量,估算Ag的沉积的层数.最后再以 速度扫2个Segments(Sensitivity可以选择1e-3). Lmol/01. 03AgNOLmol/1 . 03KNOsmV/100smV/5 9实验步骤 (2)用计时电流技术做暂态实验.起始电位置于0.8V,电 位按顺序阶跃到0.45V、0.425V、0.40V、0.38V0.36V、0.34V、0.32V、0.30V、0.25V、0.20V、0.15V、0.10V等12个电位,再阶跃回0.8V阳极溶出,共12次实验.读取每个电位下4s时的电流值.实验条件设置:I

6、nitial E(初始电位)0.8V, High E(最高电位) 0.8V, Low E(最低电位) 0.0V, Number of Steps (步骤次数) 2, Pulse width (阶跃幅度) 5s, Sample interval(采样间隔)0.0001s,Quiet time(静置时间)30s, Sensit- ivity (灵敏度)5e-3. (3)实验结束，将Pt电极置于王水中浸泡40s. 10实验数据记录与处理 1.利用Pt电极在硫酸中的CV实验所得的电量估算Pt电极的真实面积. 2.读取氢脱附峰的电流值，实验1 (3)以 对 作图, 判断反应的可逆性. 3.利用实验2(1)结果估算Ag的沉积层数. 4.实验2(2), 以读取 的数