循環(huán)伏安法課件.ppt

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1、循環(huán)伏安法判斷電極過(guò)程實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)會(huì)使用電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安法的測(cè)定2．掌握循環(huán)伏安法的基本原理及其電極動(dòng)力學(xué)過(guò)程的規(guī)律3．了解掃描速率和濃度對(duì)循環(huán)伏安圖的影響循環(huán)伏安法（CyclicVoltammetry）一、基本原理循環(huán)伏安法是以快速線性掃描的形式施加極化三角波電壓于工作電極，從起始電壓開始沿某一方向變化，到達(dá)終止電壓后又反方向回到起始電壓，呈等腰三角形，如圖8-1所示。當(dāng)溶液中存在氧化物質(zhì)時(shí)，它在電極上可逆的還原成還原態(tài)物質(zhì)，O+ne-→R當(dāng)電位方向逆轉(zhuǎn)時(shí)，在電極表面生成的則被可逆的氧化為R-ne-→O所得極化曲線見圖8-2。OEiEmt8-1三角波電壓8-2循環(huán)伏安

2、法電流-電位曲線兩個(gè)單掃描過(guò)程的加和圖6循環(huán)伏安法的典型激發(fā)信號(hào)三角波電位，轉(zhuǎn)換電位為0.8V和－0.2V（vs.SCE）1.判斷電極過(guò)程的可逆性（1）可逆電極過(guò)程峰電流為：峰電位與半波電位關(guān)系為：上下兩條曲線是對(duì)稱的28.25(通過(guò)循環(huán)伏安圖)ip為峰電流（A，安培）；n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)；D為擴(kuò)散系數(shù)（cm2·s-1）；v為電壓掃描速度（V·s-1）；A為電極面積（cm2）；c為被測(cè)物質(zhì)濃度（mol·L-1）峰電位與掃速有關(guān)，當(dāng)掃速較慢時(shí)，與無(wú)關(guān)；當(dāng)越來(lái)越大時(shí)，不再恒定，而隨增大負(fù)移：（2）不可逆電極過(guò)程峰電流為：從循環(huán)伏安圖可獲得氧化峰電流ipa與還原峰電流ipc，氧化峰電位Ep

3、a與還原峰電位Epc。對(duì)于可逆體系，氧化峰電流ipa與還原峰電流ipc絕對(duì)值的比值鐵氰化鉀離子[Fe(CN)6]3-–亞鐵氰化鉀離子[Fe(CN)6]4-氧化還原電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為：[Fe(CN)6]3-＋e-＝[Fe(CN)6]4-Eo＝0.36V（vs．SCE）電極電位與電極表面活度的Nernst方程式為：在一定掃描速率下，從起始電位（－0.2V）正向掃描到轉(zhuǎn)折電位（＋0.6V）期間，溶液中[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，產(chǎn)生氧化電流；當(dāng)負(fù)向掃描從轉(zhuǎn)折電位（＋0.6V）變到原起始電位（－0.2V）期間，在指示電極表面生成的[Fe(CN)6]3-被還

4、原成[Fe(CN)6]4-，產(chǎn)生還原電流。為了使液相傳質(zhì)過(guò)程只受擴(kuò)散控制，應(yīng)在加入電解質(zhì)和溶液處于靜止下進(jìn)行電解。在0.1mol·L-1KNO3溶液中[Fe(CN)6]3-的擴(kuò)散系數(shù)為0.63×10-5cm2·s-1；電子轉(zhuǎn)移速率大，為可逆體系（0.1mol·L-1KNO3溶液中，25℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)速率常數(shù)為5.2×10-2cm·s-1）。在一定掃描速率下，+0.6V—-0.2V，[Fe(CN)6]3-[Fe(CN)6]4-，產(chǎn)生還原電流-0.2V—+0.6V，[Fe(CN)6]3-[Fe(CN)6]4-，產(chǎn)生氧化電流i—E曲線還原氧化1.從循環(huán)伏安圖上讀取以下數(shù)據(jù)2.計(jì)算3.作

5、圖并驗(yàn)證以下公式圖形解析實(shí)驗(yàn)步驟1．溶液的配制分別取1.0,1.5,2.0,2.5,3.0mL2.0×10-2mol/LK3Fe(CN)6標(biāo)準(zhǔn)溶液于10mL容量瓶中，再加入二次水至刻度，搖勻.。2．指示電極的預(yù)處理金圓盤玻碳電極用Al2O3粉末（粒徑0.05μm）或牙膏將電極表面拋光，然后用蒸餾水清洗。3．支持電解質(zhì)的循環(huán)伏安圖在電解池中放入2.0×10-2mol·L-1[Fe(CN)6]3-溶液（含有HNO3），插入電極，以新處理的金圓盤玻碳電極為指示電極，鉑絲電極為輔助電極，飽和甘汞電極為參比電極，進(jìn)行循環(huán)伏安儀設(shè)定，掃描速率為0.1V/s；起始電位為＋0.6V；終止電位為－

6、0.2V。開始循環(huán)伏安掃描，以檢驗(yàn)電極表面的光滑程度，記錄循環(huán)伏安圖。（電極和溶液要靜止?fàn)顟B(tài)）4．不同濃度K3[Fe(CN)6]溶液的循環(huán)伏安圖以0.1V/s作為掃描速率，分別作上述配置的不同濃度的[Fe(CN)6]3-溶液循環(huán)伏安圖。5．不同掃描速率K3[Fe(CN)6]溶液的循環(huán)伏安圖在2.0×10-2mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液中，以0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30V/sV/s在－0.2至＋0.6V電位范圍內(nèi)掃描，分別記錄循環(huán)伏安圖。數(shù)據(jù)處理1．從K3[Fe(CN)6]溶液的循環(huán)伏安圖，讀出ipa、ipc、Epa、Epc的值。2．分別以

7、ipa、ipc對(duì)K3[Fe(CN)6]溶液的濃度作圖，說(shuō)明峰電流與濃度的關(guān)系。3．分別以ipa、ipc對(duì)v1/2作圖，說(shuō)明峰電流與掃描速率間的關(guān)系。4．計(jì)算ipa/ipc的值，Eo′值和ΔE值；說(shuō)明K3[Fe(CN)6]在KNO3溶液中電極過(guò)程的可逆性。思考題1．解釋K3[Fe(CN)6]溶液的循環(huán)伏安圖形狀。2．如何用循環(huán)伏安法來(lái)判斷電極過(guò)程的可逆性？3．若Eo’值和ΔE值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)值有差異，試說(shuō)明其原因。