循环伏安法测定电极反应参数

================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============循环伏安法测定电极反应参数实验项目循环伏安法测定电极反应参数 一、实验目的了解循环伏安法的基本原理和特点；掌握循环伏安法测定电极反应参数的基本原理及方法；学习固体电极表面的处理技术；掌握CHI660E电化学工作站的使用。二、实验原理在电化学分析方法中，凡是以测量电解过程中所得电流-电位曲线进行测定的方法称为伏安分析法。按施加激励信号的方式、波形及种类的不同，伏安法又分为多种技术，循环伏安法就是其中之一，而且是一种重要的伏安分析方法。先看线性扫描伏安法，若向工作电极和对电极上施加一随时间线性变化的直流电压，记录电流-电压曲线进行分析，就叫线性扫描伏安法。 图1线性扫描伏安法中所施加的电压-时间曲线图2线性扫描伏安法中所记录的电流-电================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============压曲线 循环伏安法就是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。电压扫描速度可从每秒毫伏到伏量级。所用的指示电极有悬汞电极、铂电极、金电极或玻璃碳电极等。 图3循环伏安法中所施加的电压-时间曲线图4循环伏安法中所记录的电流-电压曲线Cathode阴极Anode阳极当溶液中存在氧化态物质O时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质 R，O+ne—R当电位方向逆转时，在电极表面生成的R则被可逆地氧化为O,R一O+ne 1 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。循环伏安法一般不用于定量分析，主要用于研究电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数等。 在循环伏安法中，阳极峰电流iPa、阴极峰电流iPc、阳极峰电位Epa、阴极峰电位EPc是最================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============重要的参数,对可逆电极过程来说，循环伏安图如图5A所示，有如下关系：ipa?1 ipc正向扫描的峰电流ip为：ip=?105n3/2AD1/2?1/2c式中各参数的意义为： 2 ip—峰电流；n一电子转移数；A—电极面积 2D—扩散系数 ？一扫描速度 c—浓度1/2从ip的表达式看：ip与?和c都呈线性关系，对研究电极过程具有重要意义。标准电极电势为：E0?Epa?Epc 2所以对可逆过程，循环伏安法是一个方便的测量标准电极电位的方法。 图5不同体系的循环伏安曲线图 A：可逆过程；B：准可逆过程；C：不可逆过程 对于部分可逆过程，曲线形状与可逆度有关，如图5B所示。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不同，iPa/iPc可大于1，================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============等于1或小于1，但均与扫描速度的平方根成正比，因为峰电流仍是扩散速度所控制的。 对于不可逆过程，反扫时没有峰，但峰电流仍与扫描速度的平方根成正比，峰电位随扫描速度的变化而变化，如图5C所示。根据Ep与扫描速度?的关系，可计算准可逆和不可逆电极反应的速率常数Ks。循环伏安法是用途最广泛的研究电活性物质的电化学分析方法，在分析化学、无机化学、有机化学、生物化学等领域得到了广泛的应用。于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究 2 对象的氧化还原行为，因此电化学研究中常常首先进行的就是循环伏安行为研究，如电极过程可逆性、电极反应机理、计算电极面积和'扩散系数等电化学参数、吸附现象、催化反应、电化学-化学耦联反应。三、仪器与试剂1.仪器CHI660E型电化学工作站；超声波清洗器；微量移液器；磁力搅拌器；玻碳电极；铂丝电极;银/氯化银电极。 2.试剂================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============mol/L硝酸钾溶液；mol/L铁氤化钾标准溶液；mol/L氯化钾溶液;无水乙醇；氧化铝粉；高纯氮气四操作步骤以去离子水冲洗银/氯化银参比电极和铂丝对电极，滤纸吸水。移取mol/L硝酸钾溶液mL于50mL烧杯中。将工作电极在含氧化铝粉悬浊液的抛光布上以画圆或8字的方式打磨光亮，冲洗后，在去离子水和无水乙醇中各超声清洗5分钟左右，放入移取的溶液中，再插入对电极和参比电极，将相应颜色的电极夹按照下列对应关系夹在电极上。注意：电极间不要短路，否则会损坏仪器；避免拉扯电极顶端的电线，否则会使信号断路。 白色----参比电极红色---铂电极绿色---工作电极黑色---悬空 在电脑的桌面上建立一文件夹，并在随后的操作中将相应的数据保存在该文件夹中。因文件较多，文件名应好区分。 在实验记录本上预先绘出记录表格，随时记录各实验条件下的各测量结果值点击工作站================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============上的“实验参数”，在出现的窗口中按下列要求设置仪器参数，完成后点击“确认”。 Init(V)：;HighE(V)：;LowE(V)：-0.05V; FinalE(V)：;InitialScan: negativeScanRate(V/s): SweepSegments:2SampleInterval(V): QuietTime(sec): 2 -Sensitivity(A/V):1-e 点击“运行实验”。仪器将以50mV/s的扫描速度记录硝酸钾空白溶液的循环伏安曲线，命名并保存至相应文件夹。 10mL-----加用微量移液器向烧杯中加入/L铁氤化钾标准溶液，置于磁力搅拌器上，搅拌混合均匀后，点击“运行实验”，记录循环伏安图的相应数据，并保存该文件。分别再向溶液中加入、、、/L铁氤化钾溶液重复操作。注：浓度比例是1:2:4:6:810mL 再 加 ； ； ； 。 分别"以5mV/s、10mV/s、20mV/s、50mV/s、100mV/s、200mV/s的扫描速度记录最后================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============溶液的循环伏安曲线。 五数据处理:——设计成两个表格！！！ 1.列表总结铁氤化钾的测量结果，并对照可逆反应的性质进行分3析。2.相同扫描速度下，以ipa或ipc对铁氤化钾溶液的浓度作图并拟合，说明两者之间的关系。3.相同铁氤化钾浓度下，绘制ipa或ipc与相应vl/的关系曲线并拟合，说明两者之间的关系。六注意事项1.指示电极表面抛光清洗应耐心细致，否则将严重影响实验结果;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实验；3.不同扫描之间，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.避免电极夹头互相接触导致仪器短路。七思考题如何根据体系的循环伏安曲线，判断电极过程的可逆性？电化学实验中，一般如何处理固体电极表面。 本实验使用的是三电极体系还是两电极体系，并指出具

数据记录与处理度对循环伏安图的影响EpaIpcIpa24度△Ep数据记录与处理度对循环伏安图的影响EpaIpcIpa24度△Ep；mV表一铁氤化钾浓△EpIpc/Ipa?序号Epc△EpIpc/Ipa?3??？？3??-数据可见，Ipc/Ipa~1 所以，所研究的铁氤化钾体系为 可逆反应过程。 70Figure作图图1 横坐标：铁氤化钾浓度；纵坐标：Ipc 图1可知，峰电流Ip与铁氤化钾浓度有良好的线性关系，CV法可用于定量分析。 5表二扫速对电化学参数的影响铁氤化钾浓度vvvl/2EpcEpaIpcIpa△Ep 5 10 2050 10010 200表二的数据可见，随着扫描速度的增加，阴极峰================精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载==============峰电位Epc变负；阳极峰峰电位Epa变正； ^Ep 变大。作图图2 横坐标：V1；纵坐标：Ipc作图图3 横坐标:V1/2；纵坐标：Ipc图2，3可知，峰电流Ip与扫描速度的平方根呈良好的线性关系，所以所研究的铁氤化钾体系是受扩散控制的过程。 原始数据表一铁氤化钾浓度对循环伏安图的影响6序号EpcEpaIpcIpaAEpIpc/Ipa1 -632 -643 -694-685 -69铁氤化钾浓度表二TOC\o"1-5"\h\z扫速对电化学参数的影响铁氤化钾浓度vvvl/2IpcIpaEpcEpaAEp5 6310 6420 - 6450-7010010- 75200 - 80--7 rate=/s[K3Fe(CN)6]/(A)(V)8 rate5102050100200Ipc(10A)-(V)70BLinearFitof