循环伏安法原理

1、精选公文范文循环伏安法原理各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢循环伏安法定义+原理+参数设置一、循环伏安法(CyclicVoltammetry)一种常用的电化学研究方法。该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，电势范围是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。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。对于一个新的电化学体系，首选的研究方法往往就是循环伏安法，可称之为一

2、电化学的谱图I。本法除了使用汞电极外，还可以用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。1. 基本原理精选公文范文1精选公文范文如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描,完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流一电压曲线称为循环伏安图。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同,对称性也较差。循环伏安法中电压扫描速度可从每秒种数毫伏到1伏。工作电极可用悬汞电极，或铂、玻

3、碳、石墨等固体电极。2. 循环伏安法的应用循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，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。但该法很少用于定量分析。电极可逆性的判断循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方精选公文范文3精选公文范文向，因此从所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。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。电极反应机理的判断循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学一化学耦联反应等,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、循环伏安法的用途(1) 、判断

4、电极表面微观反应过程(2) 、判断电极反应的可逆性(3) 、作为反应一摸条件I的手段(4) 、为有机合成一摸条件I(5) 、前置化学反应的循环伏安特征(6) 、后置化学反应的循环伏安特征(7) 、催化反应的循环伏安特征二、循环伏安法相关问题：1、利用循环伏安确定反应是否为可逆反应(一般这两个条件即可) .氧化峰电流与还原峰电流之比的精选公文范文精选公文范文绝对值等于1. .氧化峰与还原峰电位差约为59/nmV,n为电子转移量（温度一般是293K）.2、判断扩散反应或者是吸附反应：改变扫描速率，看峰电流是与扫描速率还是它的二次方根成正比。a. 若是与扫描速率成线性关系,就是表面控制.b. 若是与

5、二次方根成线性关系，就是扩散控制.3、循环伏安曲线中氧化峰与还原峰的确定还原峰：阴极反应的电流是阴极电流，对应的峰为还原峰，峰电位越正,峰电流越大，越容易还原；氧化峰：阳极反应的电流是阳极电流，对应的峰为氧化峰，峰电位越负，峰电流越大，越容易氧化。、从电位上可以判断，对于同一氧化还原电对，通常氧化峰位于还原峰较正的位置上，也就说，峰电位较正的峰是氧化峰，峰电位较负的峰是还原峰,这是极化造成的结果。精选公文范文精选公文范文 、看扫描方向：循环伏安法参数设置中有一项起始扫描极性：正扫是指从负电位到正电位，扫出的峰就是氧化峰；负扫是指从正电位到负电位，说明外加电路给电极上加电子，溶液中易发生还原反应

6、的离子（例如：三价铁离子）向电极靠近，得到电子，从而发生还原反应，所以扫出的峰就是还原峰。所以电位越负的话，说明还原性越强，所以扫出的峰就是还原峰。 、失电子导致电流的产生。我们定义电流方向时是与电子传导方向相反，但是电流方向必然和电子传导方向有对应关系。而负电流和正电流则代表两个不同的电流方向。当发生正负电流转变时，必然是电子传导方向发生了转变。电子传导方向发生改变，必然是电化学发生了氧化与还原反应的转变。所以说，电流方向的改变才是电化学反应方向的转变。 、所谓氧化还原指的是工作电极上的物质的得电子或者失去电子，得与精选公文范文5精选公文范文失关键看电极上的物质。氧化还原都是相对于工作电极讲

7、的。在电极上的物质的氧化还原不是说电压低就是还原，而是要看物质的状态。电压与物质的状态有一个对应的关系。从负的电压向正扫时，物质会逐渐氧化，而不是因为电压还是处于低的就是还原。在同一电压向正扫和向负扫将分别是氧化和还原，不是看电压咼低来决定是氧化还是还原比如电解水就符合无论正扫还是反扫都一样，还有就是燃料电池催化剂，因为电极不参与反应，而反应物在电解液中，产物变成气态跑掉，也就是不可逆反应。而人家讲的是完全可逆反应，也就是没有滞后效应，当然扫描方向一反就从还原变氧化了。举例：（小木虫上的问题）碱性环境下氢电极来说，当扫描电压从-向更负的方向扫描时阴极上一直发生还原精选公文范文#精选公文范文反应

8、，假设扫描中在-电位出出现峰值，在-处开始反向扫描，个人认为在反向扫描中电极上还是发生还原过程，怎么会像所有书上说的发生氧化过程呢？，难道反向扫描时整个阴极阳极电位也发生了交换？解释：得失电子和你所在电位没有直接关系。扫描方向一个重要的基本概念是给电子还是夺电子。简单的说，向正电位方向扫描时，工作电极是失去电子。这个失去是强迫性的。是外在电路强加的电流方向。也就是工作电极连接的是电源正极。这里还有个概念就是阴阳极和正负极的问题。只要是失去电子就是阳极，在电解池是正极，在电池放电时负极。正扫描对于工作电极就是正极，发生阳极反应。被氧化。负向扫描，外在电路强制换向，是负极，供给电子，阴极反应。因而

9、在阴极是得到电子的。和你所在电势无关。解释例子：负向扫描，工作电极得精选公文范文7精选公文范文到电子，因而电极附近的质子得到电子,发生还原反应，生成氢气析出。由于碱性水溶液，水是大量的，因而析氢的峰只会持续增大而不会减小，没有贫化效应，因而不会出完整的峰。当你换向时，电极夺电子，此时若静置，电位会想正向，即平衡电位移动。这个电位移动开始很快，后面变小。比如阶跃到某电位，一断电。电流会迅速减小,衰减规律有公式，自己看吧。但循环伏安扫描的扫速如果慢于静置时电位的移动速度。那么可想而知恒电位的器件会自动变换电流的大小和方向以控制电位。所以在-你反向切换时，是否发生氧化或者还原反应完全看你的扫速和静置

10、时电位移动速度的差值。然而一旦有氧化反应发生，比如吸附氢气的氧化必然会发生氧化反应。而且必然电流的正负也发生逆转。而反向后到这个氧化峰出现之间的，比如在-到之间电流精选公文范文8精选公文范文绝对值的逐渐变小，对你的研究无任何参考价值。这才是不纠结于此段电位到底是氧化反应还是还原反应的原因。如果你确切就是想知道，那你极化到-以后，测一个极化电压的时间变化曲线。再和你扫速做对比即可知道。三、循环伏安测试的原理：CV方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的电压之间的关系曲线。这种方法也常被称为三角波线性电位扫描方法。当工作电极被施加的扫描电压激发时，其上将

11、产生响应电流。以该电流对电位作图，称为循环伏安图。 、若电极反应为O+e-fR,反应前溶液中只含有反应粒子O且O、R在溶液均可溶，控制扫描起始电势从比体系标准平衡电势（申®）正得多的起始电势（血）处开始势作正向电扫描，电流响应曲线则如附图所示。精选公文范文9精选公文范文 、当电极电势逐渐负移到（90平）附近时，O开始在电极上还原，并有法拉第电流通过。由于电势越来越负，电极表面反应物O的浓度逐渐下降，因此向电极表面的流量和电流就增加。当O的表面浓度下降到近于零，电流也增加到最大值Ipc,然后电流逐渐下降。当电势达到（典）后，又改为反向扫描。 、随着电极电势逐渐变正，电极附近可氧化的R粒

12、子的浓度较大，在电势接近并通过（90平）时，表面上的电化学平衡应当向着越来越有利于生成R的方向发展。于是R开始被氧化，并且电流增大到峰值氧化电流Ipa，随后又由于R的显著消耗而引起电流衰降。整个曲线称为一循环伏安曲线h典型的循环伏安图如下图所示该图是在mol/LKNO3电解质溶液中，6x10-3mol/LK3Fe（CN）6在Pt工作电极上的反应所得到的结果。扫描速度:50mV/s-1,铂电极面积：mm2。精选公文范文13由图可见，起始电位Ei为+V(a点)，电位比较正的目的是为了避免电极接通后Fe(CN)63发生电解。然后沿负的电位扫描，如箭头所指方向，当电位至Fe(CN)63可以还原时，即析

13、出电位,将产生阴极电流。其电极反应为：FeIII(CN)63+e-fFeII(CN)64随着电位的变负，阴极电流迅速增加，直至电极表面的FeIII(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，这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。当电压扫描至一V处，虽然已经转向开始阳极化扫描，但这时的电极电位仍然相当的负，扩散至电极表面的Fe(CN)63仍然在不断还原，故仍呈现阴极电流，而不是阳极电流。当电极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，其反应为：精选公文

14、范文精选公文范文Fe(CN)64e-Fe(CN)63这时产生阳极电流。阳极电流随着扫描电位正移迅速增加，当电极表面的Fe(CN)64浓度趋于零时，阳极化电流达到峰值。扫描电位继续正移，电极表面附近的Fe(CN)64耗尽，阳极电流衰减至最小。当电位扫描至V时，完成第一次循环，获得了循环伏安图。简言之，在正向扫描时，Fe(CN)63在电极上还原产生阴极电流而指示电极表面附近它的浓度变化的信息。在反向扫描时，产生的Fe(CN)64重新氧化产生阳极电流而指示它是否存在和变化。因此，CV法能迅速提供电活性物质电极反应过程的可逆性，化学反应历程、电极表面吸附等许多信息。循环伏安图中可以得到的几个重要参数是

15、：阳极峰电流，阴极峰电流，阳极峰电位和阴极峰电位。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，精选公文范文15精选公文范文其间高度即为ip。Ep可直接从横轴与峰顶对应处二读取。对可逆氧化还原电对的式量电位E与Epa和Epc的关系可表示为：E=(Epa-Epc)/2而两峰间的电位差为：AEp=Epa一Epc-/2对于铁氰化钾电对，其反应为单电子过程，可从实验中测出AEp并与理论值比较。对可逆体系的正向峰电流，由Randles-Savcik方程可表示为：ip=x105n3/2ADl/2vl/2c其中:ip为峰电流,n为电子转移数,A为电极面积，D为扩散系数,v为扫描速度，c为

16、浓度。由上式，ip与v1/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意义。在可逆电极反应过程中，ipa/ipc-1对一个简单的电极反应过程，式和式是判断电极反应是否可逆体系的重要依据。精选公文范文四、循环伏安法扫描打开CHI660B电化学工作站和计算机的电源预热lOmin；将三电极分别插入电极夹的三个小孔中，使电极浸入电解质溶液中。将CHI工作站的绿色(或黑色)夹头夹Pt盘电极,红色夹头夹Pt丝电极，白色夹头夹参比电极。点击TII选中对话框中CyclicVoltammetry实验技术，点击一OKI。点I选择参数，InitEI为，HighEI为，LowEI为-，InitialScanI为Ne

17、gative，Sensitivity"在扫描速度大于10mV时选5x10-5，点击一OKI。点击一AI开始实验分别以5mVs-1、10mVs-1、20mVs-1、50mVs-1、80mVs-1、100mVs-1的扫描速率对5mmolL-lK3Fe(CN)6+molL-1KC1体系进行循环伏安实验，求出Ap、Ipc、Ipa，了解Ipc、Ipa、Ap与扫描速率的关系。精选公文范文17精选公文范文以10mVs-l的扫描速率分别对20mmolL-l、10mmolL-l、5mmolL-l、2mmolL-l、lmmolL-l的K3Fe(CN)6溶液进行循环伏安扫描，了解Ipc、Ipa、Ap与浓度

18、的关系。实验完毕，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭干净。注意事项1、指示电极表面必须仔细清洗，否则严重影响循环伏安图图形。2、为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。3、每次扫描之间，为使电极表面恢复初始条件，应将电极提起后再放入溶液中或用搅拌子搅拌溶液，等溶液静止l-2min再扫描。4、电极接线不能错误，避免电极夹头互碰导致仪器短路。五、循环伏安法如何设置参数分别是起始电势，最高电势，最低电势，最终电势，起始扫描，扫描速率,精选公文范文l5精选公文范文扫描圈数，采样间隔，静置时间和灵敏度。起始电势可以设为开路电压，点击窗口，在control下拉菜单下

19、，选择OpencircuitPotential就可以得到，若设为开路电位，则电流是从零开始增加的。此时的电压值便是初始电位。起始电势也可以是最高也可以是最低电位也可位于这两个电位之间。起始电势和最终电势要么都和高电势一致，要么都和低电势一致，这样才能出现闭合的CV最高电位和最低电位是你所测试体系的扫描范围，要根据你的样品来决定,你可以先把范围设大点，再根据结果来调整。扫描速度一般定在就可以（视情况而定），灵敏度选第三个或者第四个，灵敏度设置大一些，但不要选太高了，如果过小，会造成电流过载。扫描圈数一般设置为偶数。精选公文范文精选公文范文21精选公文范文参数设定如下：(仅供参考)初始电位(Ini

20、tE)设为所测得的开路电位；最高电位一即为开路电位；最低电位一比起始电位低；终止电位(FinalE)系统给定；扫描速率(ScanRate)设为V/S；采样间隔(SampleInterval)设为V/S；初始电位下的极化时间或为停止时间(QuietTime)设为2S；电流灵敏度(Sensitivity)设为。实验循环伏安法循环伏安法实验铁氰化钾在电极上的氧化还原一、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、熟悉伏安法测定的实验技术3、学习固体电极表面的处理方法二、实验原理精选公文范文循环伏安法(CV)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

21、的关系曲线。时间/s扫描电压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，以电流对电位作图，称为循环伏安图。典型的循环伏安图如下：从循环伏安图中可得到几个重要的参数：阳极峰电流、阴极峰电流、阴极峰电位(V)循环伏安法的典型激发信号对可逆氧化还原电对的式量电位E"与Epc和Epa的关系为：EEpaEpc2而两峰之间的电位差值为：对铁氰化钾电对，其反应为单电子精选公文范文精选公文范文过程，AEp是多少？从实验求出来与理论值比较。对可逆体系的正向峰电流，由Randles-Savcik方程可表示为：ip="OnADuc(3)其中:ip为峰电流,n为电子转移数,A为电极面积(

22、cm2),D为扩散系数(cm2/s)，u为扫描速度，c为浓度(mol/L)。根据上式，ip与ul/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意义。在可逆电极反应过程中，53/21/21/2对一个简单的电极反应过程，式(2)和式(4)是判别电极反应是否可逆体系的重要依据。三、仪器与试剂仪器CHI660电化学工作站；三电极系统：铂盘电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对极(铂丝、铂片、铂柱均可)；试剂，xlO-3，xlO-3，x10-3，x10-3，x10-2mol/L精选公文范文1K3（铁氰化钾）溶液。四、实验步骤1、选择仪器实验方法：电位扫描技术循环伏安法。2、参数设置：

23、初始电位：；开关电位1:；开关电位2：-；等待时间:3-5s；扫描速度：根据实验需要设定；循环次数：2-3次；灵敏度选择：10pA；滤波参数：50Hz；放大倍数：1.3、操作步骤：i .以/LK3溶液为实验溶液。分别设扫描速度为，和/s,记录扫描伏安图，并将实验结果填入下表：表1线性扫描伏安法实验结果ii 配置系列浓度的K3（铁氰化钾）溶液：，xl0-3,xl0-3,x10-3,xl0-3,xl0-2mol/L固定扫描速度为/s,记录各个溶液的扫描伏安图。将实验结果填入下表：表2不同浓度溶液的峰电流iii以/LK3（铁氰化钾）溶液为实验精选公文范文20精选公文范文25精选公文范文溶液，改变扫描

24、速度，将实验结果填入下表：表3不同扫速下的峰电流之比和峰电位之差五、数据处理：1、将表1中的峰电流对扫描速度v的1/2次方作图得到一条直线，说明什么问题？2、将表1中的峰电位对扫描速度作图，并根据曲线解释电极过程。3、将表2中的峰电流对浓度作图，将得到一条直线。试解释之。4、表3中的峰电流之比值几乎不随扫描速度的变化而变化，并且接近于1,为什么？5、以表3中的峰电位之差值对扫描速度作图，从图上能说明什么问题？六、思考题1、解释溶液的循环伏安图的形状.2、如何利用循环伏安法判断电极过程的可逆性循环伏安法测定循环伏安法测定铁氰化钾的电极过实验目的：1.学习固体电极表面的处理方法；2.掌握循环伏安法

25、的使用技术；3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。实验原理：所谓的循环伏安法，是在工作电极，如铂电极上，加上对称的三角波扫描电势，即从起始电势E0开始扫描到终止电位E1后，再回到扫至起始电势，记录得到相应的电流-电势曲线。图中表明：在三角波扫描的前半部，记录峰形的阴极波，后半部记录的是峰形的阳极波。一次三角波电势扫描，电极上完成一个还原-氧化循环，从循环伏安图的波形及其峰电势和峰电流可以判断电极反应的机理。电极反应可逆性的判据循环伏安法是一种十分有用的近代电化学测量技术，能够迅速地观察到所研究体系在广泛电势范围内的氧化还原精选公文范文22精选公文范文行为，通过对循环伏安图的分析，可以判断

26、电极反应产物的稳定性，它不仅可以发现中间状态产物并加以鉴定，而且可以知道中间状态实在什么电势范围及其稳定性如何。此外，还可以研究电极反应的可逆性。因此，循环伏安法已广泛应用在电化学、无机化学、有机化学和生物化学的研究中。一般在测定时，由于溶液中被测样品浓度一般都非常低，为维持一定的电流，常在溶液中加入一定浓度的惰性电解质如KC1，KNO3，NaClO4等。典型的循环伏安图如图所示。该图是在LKNO3电解质溶液中，xlO-4mo1/L的K3Fe(CN)6在Pt工作电极上反应得到的结果。扫描速度为10mV/s，铂电极面积为从图可见，起始电位Ei为+，电位比较正的目的是为了避免电极接通后Fe(CN)

27、63-发生电解。然后沿负的电位扫描，当电位至Fe(CN)63-可还原时，即析出电位，将精选公文范文2精选公文范文产生阴极电流。其电极反应为：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。然后迅速衰减，这是因为电极表面附近溶液中的Fe(CN)63-几乎全部因电解转变为Fe(CN)64-而耗尽，及所谓的贫乏效应。当电压扫描至-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负，扩散至电极表面的Fe(CN)63-仍在不断的还原，故仍呈现阴极电流，而不是阳极电流。当电极电位继续正向变化至Fe(CN

28、)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，其反应为Fe(CN)64-e=Fe(CN)63-这时产生阳极电流。阳极电流随着扫描电位正移迅速增加，当电极表面的Fe(CN)64-浓度趋近于零时，阳极化电流达到峰值。扫描电位继续正移,电极表面附近的Fe(CN)64-耗尽，阳极电流衰减至最小。当电位扫至+时，完成一次循环，获得了循环伏安图。精选公文范文21精选公文范文简而言之，在正向扫描时，Fe(CN)63-在电极上还原产生阴极电流而指示电极表面附近它的浓度变化的信息。在反向扫描时，产生的Fe(CN)64-重新氧化产生阳极电流而指示它是否存在和变化。因此，循环伏安能循序

29、提供电活性物质电极反应过程的可逆性，化学反应历程、电极表面吸附等许多信息。循环伏安图中可得到的几个重要参数：阳极峰电流、阴极峰电流、阳极峰电位和阴极峰电位。测量确定的ip的方法是：沿着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。p可直接从横轴与峰顶对应处读取。可逆氧化还原电对的电位申=0pa+pcDo+lg错误！未找到引用源。2nDR而两峰之间的电位差值为：Ap=pa一pc-59精选公文范文29精选公文范文对可逆体系的正向峰电流，由RandlesSavick方程可表示为：ip=xl05An3/2Dol/2vl/2co0式中，ip为峰电流，A为电极面积,cm2；n为电子转移数；D

30、为扩散系数，cm2/s；v为扫描速度，V/s；c为浓度，mol/L。根据上式，ip与vl/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意义。实验步骤指示电极的预处理铂电极用Al2O3粉末将电极表面抛光，然后用蒸馏水和乙醇水浴中超声清洗三次，每次2-3分钟。铁氰化钾溶液的配制准确移取，/L铁氰化钾溶液分别置于6只50mL容量瓶中，各加入5mL/LKCl溶液，用无氧水稀释至刻度。循环伏安法测量打开CHI612电化学分析仪和计算机的电源。屏幕显示清晰后，再打开CHI612的测量窗口；点击CHI612型的窗口的“设置”下拉精选公文范文菜单，在“实验技术”项选择“循环伏安法”，在“实验参数”设置参数：

31、起始电位为+;终止电位为-。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。再仔细检查一遍确认无误后，点击“”进行测量。完成后,命名储存。每个浓度试液要完成5种扫描速度：25mv/s，50mV/s，100mV/s，150mV/s，200mV/s进行测量，每个扫速连续扫描4次。数据处理1. 从K3溶液的循环伏安图，测量ipa、ipc、pa、®pc的值。2. 绘制同一扫速下，分别以ipa、ipc对K3不同溶液的浓度作图，说明峰电流与浓度的关系。3. 绘制出同一铁氰化钾浓度下以ipa、ipc对v1/2作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。4.计算ipa/ipc的值和值；说明K

32、3在KC1溶液中电极过程的可逆性。5.估算工作电极的有效面积。精选公文范文刀精选公文范文实验指导为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在溶液中3-的扩散系数为x；电子转移速率大，为可逆体系。溶液中的溶解氧具有电活性，用通入惰性气体除去。注意事项1. 实验前电极表面要处理干净；2. 为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。3. 每次扫描之间，为使电极表面恢复初始状态，应将电极提起后再放入溶液中，或将溶液搅拌，等溶液静止后再扫描。4. 避免电极夹头互碰导致仪器短路思考题1. 铁氰化钾浓度与峰电流ip是什么关系？而峰电流与扫描速度又有

33、什么关系？2.K3和K4溶液的循环伏安图是否相同？为什么？3.若实验中测得的精选公文范文2精选公文范文值与文献值有差异，试说明为什么？实验循环伏安法循环伏安法实验一铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原一、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、熟悉伏安法测定的实验技术3、学习固体电极表面的处理方法二、实验原理循环伏安法(CV)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。循环伏安法的典型激发信号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，以电流对电位作图，称为循环伏安图。典型的循环伏安图如下：时间/s扫描电压(V)精选公文范文

34、#精选公文范文从循环伏安图中可得到几个重要的参数：阳极峰电流、阴极峰电流、阴极峰电位对可逆氧化还原电对的式量电位EB'与Epc和Epa的关系为：EEpaEpc2而两峰之间的电位差值为：对铁氰化钾电对，其反应为单电子过程，AEp是多少？从实验求出来与理论值比较。对可逆体系的正向峰电流，由Randles-Savcik方程可表示为：ip="OnADuc(3)其中:ip为峰电流，为电子转移数,A为电极面积(cm2),D为扩散系数(cm2/s)，u为扫描速度，c为浓度(mol/L)。根据上式，ip与ul/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意精选公文范文3精选公文范文义。在可

35、逆电极反应过程中，53/21/21/2对一个简单的电极反应过程，式(2)和式(4)是判别电极反应是否可逆体系的重要依据。三、仪器与试剂仪器LKxxA电化学工作站；三电极系统：玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对极(铂丝、铂片、铂柱电极均可)；试剂/LK3(铁氰化钾)溶液。四、实验步骤1、选择仪器实验方法：电位扫描技术循环伏安法。2、参数设置：初始电位：；开关电位1:；开关电位2：-；等待时间:3-5s；扫描速度：根据实验需要设定；循环次数：2-3次；灵敏度选择：10卩A；滤波参数：50Hz；放大倍数：1.3、操作步骤：i.以/LK3溶液为实验溶液。分别精选公文范文3精选

36、公文范文设扫描速度为，和/s,记录扫描伏安图，并将实验结果填入下表：表1线性扫描伏安法实验结果ii配置系列浓度的K3（铁氰化钾）溶液：,x10-3,x10-3,x10-3,x10-3,xlO-2mol/L固定扫描速度为/s,记录各个溶液的扫描伏安图。将实验结果填入下表：表2不同浓度溶液的峰电流iii以/LK3（铁氰化钾）溶液为实验溶液，改变扫描速度，将实验结果填入下表：表3不同扫速下的峰电流之比和峰电位之差五、数据处理：1、将表1中的峰电流对扫描速度v的1/2次方作图得到一条直线，说明什么问题？2、将表1中的峰电位对扫描速度作图，并根据曲线解释电极过程。3、将表2中的峰电流对浓度作图，将得到一

37、精选公文范文3精选公文范文条直线。试解释之。4、表3中的峰电流之比值几乎不随扫描速度的变化而变化，并且接近于1,为什么？5、以表3中的峰电位之差值对扫描速度作图，从图上能说明什么问题？六、思考题1、解释溶液的循环伏安图的形状.2、如何利用循环伏安法判断电极过程的可逆性实验二循环伏安法研究氧化与还原电位实验二循环伏安法研究氧化与还原电位一、实验目的1、掌握三角波电位扫描法的测量技术。2、了解循环伏安法测电化学反应的特性。二、基本原理用恒电位仪控制研究电极电位在一定范围内以恒定的速率按三角波的规律变化，即依次作方向相反的线形电位扫描，同时用示波器或函数记录仪记录通精选公文范文#精选公文范文过电极的

38、电流随电极电位的变化曲线。该曲线称为动电位扫描曲线或循环伏安曲线，该方法称作三角波电位扫描法或循环伏安法。三角波电位范围可根据实验要求进行选择。如只需对研究电极进行阴极过程的研究时，则电位范围应选择该电极平衡电位的负向。反之，应选择在平衡电位的正向，若既要观察阴极过程又要观察阳极过程，那么，电极范围就应该在平衡电位两侧。循环伏安法具有实验比较简单，可以得到的信息数据较多，并且可以进行理论方面的讨等特点.它是电化学测量中经常使用的一个重要方法，在研讨电化学反应特性时，最初所使用方法往往是循环伏安法。三、仪器和待测体系1、溶液AK3Fe(CN)6K4Fe(CN)6KNO3溶液B精选公文范文39精选

39、公文范文1MH2SO4溶液，使用时先加热到约60°C，再冷却到室温。2、米用电极辅助电极：Pt电极参比电极：饱和甘汞电极工作电极：Pt电极体系自身平衡电位：-235mV左右CHI660电化学工作站四、实验步骤窗口设置启动电化学工作站，稳定五分钟。 进入CHI660电化学测试系统，建立新的项目。 选中“设置”菜单中的“实验技术”，选择“循环伏安法”，点击确定，再次选中“设置”菜单，选择“实验参数”在出现的窗口中输入下列参数：溶液A：初始电位：设为-HighE:设为低电位：设为-起始扫描极性：Negative精选公文范文41精选公文范文扫描速度：/S扫描段数：2米样间隔：静止时间：10S

40、灵敏度：点击“确定”完成设置。溶液B:初始电位：设为-HighE:设为低电位：设为-起始扫描极性：Negative电极装置图扫描速度：/S扫描段数：2米样间隔：静止时间：10S灵敏度：点击“确定”完成设置。测量设置完成后，用鼠标左键点击“控制”菜单中“运行实验”开始进行测试。五、作图精选公文范文精选公文范文测量完成后，用鼠标点击“图像”菜单，选中“当前数据图”，得到测量的数据。单击窗口中的“文件”菜单，选中“转换位文本”，可以将得到的数据转换位TXT格式文件以便于作图。六、思考题1、分别求出峰电流和峰电压。2、分析系统的电极过程。循环伏安技术的原理及应用-电化学基础循环伏安技术摘要：简单介绍了

41、电化学测试的一些基本知识，并重点介绍了一种最常见、最重要的电化学测试技术-循环伏安技术。分别从循环伏安技术的发展、原理及应用方面对其进行了介绍。关键词：电化学测试，循环伏安，原理，应用1电化学测试的基本知识电极电势、通过电极的电流是表征复杂的微观电极过程特点的宏观物理量。电化学测量的主要任务是通过测量精选公文范文精选公文范文包含电极过程各种动力学信息的电势、电流两个物理量，研究它们在各种极化信号激励下的变化关系，从而研究电极过程的各个基本过程。基于电化学的测量规律、按照对应出现的时间顺序，电化学测量大致可以分为三类。第一类是电化学热力学性质的测量方法，基于Nernst方程、电势-pH图、法拉第

42、定律等热力学规律；第二类是依靠单纯电极电势、极化电流的控制和测量进行的动力学性质的测量方法，研究电极过程的反应机理，测定过程的动力学参数；第三类是在电极电势、极化电流的控制和测量的同时，结合光谱波谱技术、扫描探针显微技术，引入光学信号等其他参量的测量，研究体系电化学性质的测量方法。在电化学反应过程中，电极中包括四个基本过程：1）电荷传递过程：电化学步骤。2）扩散传质过程：主要是指反应物和产物在电极界面静止液层中的扩散过精选公文范文龙精选公文范文程。3）电极界面双电层的充电过程：非法拉第过程。4）电荷迁移过程：主要是溶液中离子的电迁移过程，也称为离子导电过程。另外，还可能有电极表面的吸脱附过程、

43、电结晶过程、伴随电化学反应的均相化学反应过程。因此，要进行电化学测量，研究某一个基本过程，就必须控制实验条件，突出主要矛盾，使该过程在电极总过程中占据主导地位，降低或消除其它基本过程的影响，通过研究总的电极过程研究这一基本过程，这就是电化学测量的基本原则。电化学测量的主要分为三个步骤：1）实验条件控制；2）实验结果的测量；3）实验结果解析。在电化学测试中，一般采用三电极体系进行测量。图1三电极体系电路示意图由图可知：电解池由三个电极组成。W代表研究电极，也称为工作电极。研精选公文范文.精选公文范文究电极的电极过程是实验研究的对象。R代表参比电极，是电极电势的比较标准,用来确定研究电极的电势。C

44、代表辅助电极，也称为对电极，用来通过极化电流，实现对研究电极的极化。P代表极化电源，为研究电极提供极化电流；mA代表电流表，用于测量电流；V为测量或控制电极电势的仪器。P、mA和辅助电极、研究电极构成了左侧的回路，称为极化回路。在极化回路中有极化电流流过，可对极化电流进行测量和控制。V、参比电极和研究电极构成了右侧的回路，称为测量控制回路。在测量控制回路中，对研究电极的电势进行测量和控制，由于回路中没有极化电流流过，只有极小的测量电流，所以不会对研究电极的极化状态、参比电极的稳定性造成干扰。可见，在电化学测量中米用三电极体系，既可使研究电极界面上通过极化电流，又不妨碍研究电极的电极电势的控制和

45、测量，可以同时实现对电流和电精选公文范文4精选公文范文势的控制和测量。因此在绝大多数的情况下,总是米用三电极体系进彳丁测量。2循环伏安技术简介1922年前捷克斯洛伐克人海洛夫斯基以滴求电极为工作电极首先发现极谱现象，并因此于1959年获诺贝尔奖。极谱法通过测定电解过程中所得到的电流-电位曲线来进行定性和定量分析，具有迅速、灵敏的特点。伏安法是由极谱法发展而来的，是主要用于电极过程研究的一种非分析的技术手段，如可用于各种介质中的氧化还原过程、表面吸附过程以及化学修饰电极表面电子转移机制研究等。20世纪60年代中期，电子技术得到快速发展，低成本的电子放大装置出现，经典伏安法得到很大改进，提高了伏安

46、法的选择性和灵敏度，形成了恒电位仪、信号发生器、电化学分析测试系统等电化学分析、测试、研究的基本工具。随着计算机技术的发展，电化学分析测试系统的联机使用，发展了各式各样的电化学工精选公文范文41精选公文范文作站，结合各种谱学技术，也形成了原位谱学循环伏安技术。电化学实验中，如果将施与电极上的电位随时间按一定比例变化，即以一定速度进行电位扫描，电极上将有电流产生。此电流与所施电位有一定的对应关系，将此关系进行记录，从而进行分析研究的方法称为电位扫描法。将此过程加以循环重复，从而测量电位-电流关系的方法，则称为循环伏安法，英文为cyclicvoltammetry，简称CV。通常，测定开始的初始电位

47、设定在无法拉第电流产生处，即双电层区内。根据电位循环的次数多少，循环伏安法又可分为单循环和多重循环。循环伏安法仪器简单，操作方便，可得到许多有关电极表面氧化还原反应的电荷转移、离子传递等信息，因此，它是电化学分析方法中最常用、最重要的一种，也是目前多种型号电化学扫描隧道显微镜具备的主要电化学测试功能。该方法使用的图谱解析直观，广泛精选公文范文精选公文范文地应用于化学、生物学、医学、材料学、环境科学等诸多领域。3循环伏安法的基本原理三电极体系及其工作原理三电极体系包括：工作电极、参比电极(Referenceelectrode,RE)和辅助电极。采用三电极体系可以对工作电极进行极化又不妨碍对其电极

48、电势的控制和测量，如图2所示。图2循环伏安测试的三电极体系示意图在绝大多数电化学测量中要采用三电极体系，循环伏安测试中也不例外，不能仅使用一个辅助电极与工作电极既构成极化回路又控制工作电极的电位。其原因在于，极化过程中工作电极、辅助电极的电位在发生变化，且极化电流在工作电极和辅助电极之间大段溶液上产生的欧姆电位降也会附加到被测的电极电势上。因此，除工作电极和辅助电极间用于通过极化电流外，必须引入第三个、具有稳定电极电位的电极作为参精选公文范文4,精选公文范文比电极，用以控制和测量工作电极的电位。在某些情况下，如果可以确定辅助电极的电极电位在测试过程中不发生变化或变化可以忽略不计，此时可以不必使

49、用参比电极，即构成了所谓的双电极测试系统。恒电位仪相连的工作电极一般接地，所控制的工作电极电位通过一个电位跟随器施加在参比电极上，反应产生的电流将通过辅助电极形成回路而被检测。通过对电位跟随器施加一三角波或方波电位波形，可以开展电化学循环伏安或阶跃电位研究。为了保证仪器的正常工作，工作电极和辅助电极两电极皆不能断开，否则将造成电子线路的开环增益，使仪器超载。循环伏安法原理循环伏安法是指在电极上施加一个扫描速度V恒定的线性扫描电压，当达到所设定的回扫电位时，再反向回归至设定的终止电位。如将以图3所示的等精选公文范文4精选公文范文腰三角形的脉冲电压施加在工作电极上，得到的电流-电压曲线称为循环伏安

50、曲线。图3循环伏安法中电位与时间的关系循环伏安曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物种在电极上发生还原反应，产生还原波，那么后半部分电位反转向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上被氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环。图4典型的循环伏安曲线图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，当到达某设定的终止电位后，再反向回扫至某设定的起始电压，并记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系。当对工作电极施加扫描电压时，将产生响应电流,以电流对电位作图，称为循环伏安图。则电极上发生如下电极反应：正向精选公文范文51精选公文范文扫描时，电

51、极上将发生还原反应：O+ne-=R反向回扫时，电极上生成的还原态R将发生氧化反应：R=O+ne-设电极反应为oneR，式中O表示氧化态物质，R表示还原态物质，当扰动信号为一三角波电位时，所得的典型循环伏安图如所示。图中i为起扫电位，为反扫电位，当电位从i扫至时称正向扫描，为阴极过程，电位从扫至i时称反向扫描，为阳极过程。从电位i开始扫描时，开始只有非法拉第充电电流，当电位向负方向增大到一定值时，反应物开始在电极表面发生还原反应OneR，电极表面反应物浓度下降，引起电极表面扩散电流增大，电流随电位的增加而上升。当电位增加到某一值时，扩散电流达到最大值，出现阴极峰电流ipc,这时电极表面反应物浓度

52、已经下降到0当电精选公文范文46精选公文范文位继续向负方向增大时，由于溶液内部的反应物会向电极表面扩散，使扩散层厚度增加，这时电流开始下降，因而出现了具有峰电流的电流-电位曲线。当正向扫描电位达到三角波的顶点时，改为反向扫描，电位向正方向移动。此时电极附近，积聚的还原态产物R随着电位的正移而逐渐被氧化Rne0,其过程与正向扫描相似，随着电位逐渐增加阳极电流不断增大，阳极电流达到最大值后，同样出现电流衰减。因此反向扫描同样出现阳极峰电流ipa,整个扫描过程则形成如图b所示的循环曲线，阴极峰电流ipc与阳极峰电流ipa所对应的电位称为阴极峰电位Epc(pc)及阳极峰电位Epa(pc)。阴极峰电流i

53、pc是峰位置相对于零电位基线的高度。而阳极峰电流由于反扫是从换向电位处开始的，而处的阴极电流并未衰减到零，因此阳极峰电流的读数应以阴极电流精选公文范文55精选公文范文的衰减线的外延为基线。其方法是在处开始作阴极电流衰减线外延部分的对称线，以对称线作为基线。如果实验测定有困难可以用计算法确定阳极峰电流。即：IpaIpc(Ipa)OIpc(Isp)OIpc式中(Ipa)O：相对于零电流线为基线的阳极峰电流；(Isp)0:电位为时所对应的阴极电流。从循环伏安图中可得到阳极峰电流、阳极峰电位、阴极峰电流、阴极峰电位等重要的参数，从而提供电活性物质电极反应过程的可逆性、化学反应历程、电极表面吸附等许多信

54、息。峰电流可表示为：ip=xl05xn3/2vl/2Dl/2Ac其中:ip为峰电流;n为电子转移数;D为扩散系数；v为电压扫描速度；A为电极面积；c为被测物质浓度。对于可逆体系，曲线上下对称，氧精选公文范文精选公文范文化峰电流ipa与还原峰电流ipc绝对值的比值等于1,即ipa/ipc=1氧化峰电位Epa与还原峰电位Epc电位差：E=EpaEpc=-nFn条件电位EolEo'=EpaEpc2根据峰电位、峰电流以及ipvl/2、ipc的关系，可判别电极反应是否可逆。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差；如果电活性物质可逆性好，则氧化波与还原波的高度相同，对称

55、性较好。若只有一个氧化或还原峰，电极过程即为不可逆，此不可逆体系中：AE>56/nmv，iPa/iPc循环伏安法知识小结利用循环伏安确定反应是否为可逆反应1. 氧化峰电流与还原峰电流绝对值相等，即二者绝对值比值始终为一，与精选公文范文4精选公文范文扫描速率，换向电势，扩散系数无关。2. 氧化峰与还原峰电位差约为59mV利用循环伏安确定反应是否为可逆反应1. 氧化峰电流与还原峰电流之比的绝对值等于12. 氧化峰与还原峰电位差约为(59/n)mV(25摄氏度时)一般这两个条件即可判断扩散反应或者是吸附反应：改变扫描速率，看峰电流是与扫描速率还是它的二次方根成正比，若是与扫描速率成线性，就是表

56、面控制过程，与二次方根成线性，就是扩散控制利用循环伏安确定反应是否可逆1：氧化峰和还原峰的电流比是否相等，若相等则可逆。有时对同一体系，扫描速率不同也会在一定程度上影响其可逆性的一般而言，扫速越大其电化学反应电流也就越大。精选公文范文2:氧化峰和还原峰电位差等于59/nmV,若大于，则是准可逆体系。这种确定onsetpotential的方法的依据是什么呢？我看有的文献上直接是作一条切线，但这样误差也很大，很主观随意。以前我们老师上电极过程动力学的时候说准确的onsetpotential其实是很难被确定的。只能估计大致的范围。求法可以说有好几种，据我所知就有两种，一种是楼上说的切线法，一种是我说的10%或20%法哪种方法不重要，重要的只在自己的样品之间比。另外，我不知道你的样品是什么，就我所熟知的电催化剂而言，其实评价它的好坏，起始电位固然重要，但更看重它的峰形以及质量单位电流密度。、切线法是有这个问题，所以用峰高的10%来定，人为因素要小一些啦。其实说来说去又变成了起始电位测不准精选公文范文57精选公文范文循环伏安法