线性扫描伏安法测微量铜
第4章 线性扫描伏安法
§1．2
线性扫描示波极谱法的分类 线性扫描示波极谱法可分为：
单扫描(single-Sweep)：加一次电压。叫扫描一
次。单扫描法是指在同一汞滴上只加一次扫描电 压，记录i-E曲线一次，待汞滴落下后，再在第二 滴汞滴上同样加一次电压。 多扫描(multi-sweep)：多扫描法则指在同一汞 滴上连续多次地施加扫描电压。
对于滴汞电极，将
代入上式，得
式中，α为转移系数，n α为电极反应中决定速度步 骤的电子转移数。 α <1，而n α ≤n，因此，不可逆 过程的峰电流ip不可逆< ip可逆，过程愈不可逆， ip愈小， 峰高也愈低。对于完全不可逆过程，如氧在汞电极 上还原，甚至不出现峰。这样可减小氧波对测定的 干扰。 由式可见，不可逆过程的峰电流ip仍与c*和v1/2成正 比。
图8 离子A和B共存时 l—E曲线
§3．2不可逆极谱波 设电极反应 假设(1)电流由电极反应速率所控制；(2)超电压大于0.12／n伏，逆反 应可忽略；(3)电极电位是时间的线性函数
(4)电极上的扩散为线性扩散。
式中，
是个函数，其图形如图9所示。
图9
的峰值为0.282，
，得25 ℃时峰电流
§3线性扫描极谱理论 §3．1可逆极谱波。 1．受扩散控制的极谱电流 Randles—Sevcik方程式 Sevcik早在1948年就推导了线性扫描示波极谱可逆电极 反应中线性扩散的电流方程式。 电极反应为
假设： (1)电极反应可逆； (2)电解前溶液中只有Ox，其浓度为c*； (3)Ox和Red均溶于溶液中： (4)滴汞电极上的扩散可看作线性扩散，并将其面积当作固 定。一般在汞滴生长期的最后2秒记录极谱曲线，此时汞滴 面积几乎不变化，没有对流运动的影响。
线性扫描伏安法实验
实验线性伏安法研究硫酸体系极化行为一．实验目的1. 掌握线性伏安法的基本原理；2.了解上述方法的实验操作和极化曲线的含义。
3.评估析氧和析氢极化的特性。
二、实验内容线性伏安法是以一线性变化电位施加于电解池上，以所得的电流---电极电位曲线为基础的分析和研究方法。
所施加扫描电位与时间的关系为：E=Ei-vt，电流与被测物质浓度c、扫描速度v等因素有关。
本实验是在电解池中注入0.05MH2SO4溶液，插入两个电极（工作电极与辅助电极），阴极将发生还原反应：2H++2e=H2，阳极将发生氧化反应：H2O=1/2O2+2H++2e。
为了测量工作电极的电极电势，需在电解池中加入一个参比电极（通常用甘汞电极），工作电极和参比电极连上电位计可测出电极电势，由于参比电极的电极电势是已知的，故可得到工作电极的电极电势。
实验中以较慢速率连续改变电位（扫描），记录相应的电流值，绘制成图即得极化曲线图，由图可求得极化电极电势。
Ｉ０ E电流－电势图三、实验主要仪器设备和材料1．仪器： ZHDY智能恒电位仪，铂、石墨为工作电极（研究电极），可根据不同需要选用不同工作电极，铂电极为对电极（辅助电极），饱和甘汞电极为参比电极。
2.试剂：硫酸水溶液，试剂为分析纯，使用二次重蒸水。
四、实验方法、步骤1. 在电解池中放入适量硫酸水溶液，插入工作电极、辅助电极和饱和甘汞电极。
然后将恒电位仪的接线分别与相应的电极连接，打开恒电位仪。
2. 测阴极极化曲线：打开电脑“ZHDY智能恒电位仪”程序，点击“设置”菜单中“实验设置”，选择“线性伏安法”，设定初始电位0V，终止电位-0.50V，静止时间为1秒，扫描速度0.002 V∙s-1,采样间隔为1mv，灵敏度为1mA/v，点击“确定”。
再点击“联机”，点“确定”，再点击“开始”菜单，即开始记录线性扫描伏安图，结束后，点“停止”。
保存图形。
然后在“实验设置”中改变扫描速度为0.005 V∙s-1,重复测定一次。
第4章--线性扫描伏安法分析
25℃时
对于阳极过程的峰电位
25℃时
3．影响峰电流的因素 (1)正去比极化剂浓度c*：当其它条件一定时，峰电流ip与被测物质的浓度c*成 这是线性扫描极谱法定量分析的基础。 (2)电极反应电子数n：当其它条件一定时，得 对决于定同极一谱浓图度峰的的不宽同度离 ，子n愈，大其，n峰愈的大宽，度ip愈愈大窄，，反如之图，7所则示愈。小。同时也
徐国宪等和高鸿等曾验证Randles—Sevcik方程式，认为 Sevcik的常数值过低，Randles的常数比较正确。
2．峰电位与半波电位的关系
可逆电极反应的峰电位Ep，与去极化剂的性质和底液的组成 有关，而与去极化剂的浓度无关。它与经典极谱的半波电位 E1/2有一定的关系。
对于阴极过程的峰电位
锯齿波发生器1产生快速线性变化电压通过电阻R加在电解池2的两极上， 产生的电流在电阻R上引起电位降，将此电位降经垂直放大器3放大后， 输入至示波器5的垂直偏向板上，代表电流坐标；而将电解池两极的电 压经水平放大器4放大后，输入示波器的水平偏向板上，代表电位坐标， 因此，从示波器的萤光屏上就能直接观察电流一电压曲线。
的精确度和重现性，通常采用 简便的导数示波极谱法。 导数极谱是记录di/dE(或di/dt) 对E或d2i/dE2(或d2i/dt2)对E的 关系曲线，通常称为导数极谱 波。 前者为一次导数极谱波，呈一 正峰和一负峰；后者为二次导 数极谱波，呈两正峰和一负峰， 如图11所示。 由图可见，导数波具有较强的 图11 分辨能力。一次导数波两峰间 的流物电值质流的ip”值浓，度i在p’或成一二正定次比条导，件数可下波作与峰为反电定应 量分析的依据。
水体中铜离子的含量测定111
循环伏安法测定溶液中金属离子浓度及电极表面积环科112班刘昂2104391112391目录一前言二实验测电极面积1实验目的.................................................. 错误！未定义书签。
2.实验原理.................. .................. .. (2)2.1 循环伏安法基本原理...................................... 错误！未定义书签。
2.2.1 线性扫描伏安法 (3)2.2.2 循环伏安法 (4)3 仪器和试剂 (4)4 实验步骤 (5)4.1 实验预处理及实验仪器操作........................ 错误！未定义书签。
4.2 数据及图像处理 (8)4.3 实验中出现的问题及解决办法 (8)5 结论.................. .................. (9)三活动收获四附件一活动日志附件二测溶液中铜离子浓度实验报告前言：根据线性扫描伏安法与循环伏安法的基本原理, 采用电化学中典型的K3[Fe(CN)6]电化学可逆系统，测量电极的峰电位，从而确定电极的粗糙度1.实验目的金属电极表面用肉眼观察是光滑的，但在显微镜下观测是非常粗糙的，电极表面一般呈现多晶状态，膜层本身由许多小晶粒构成，其表面粗糙度与晶粒尺寸相当。
多数情况下晶粒尺寸为几十至几百纳米，这也就是金属电极表面粗糙度的峰-峰值。
当金属电极的尺寸和间距较大时，电极表面粗糙度对器件性能的影响可以忽略。
但是，随着电化学技术的不断发展，电极表面粗糙度对器件的电流密度、析氢超电势、电容、电子传导率、表面能、等效面积、峰值电场、表面张力和薄膜电阻等参数具有重要的影响。
例如：①电极表面粗糙度越大，那么电极的电流密度越大，电流密度过高会产生不理想后果。
因为大多数电导体的电阻是有限的正值，会以热能的形式消散功率，为了要避免电导体因过热而被熔化或发生燃烧，并且防止绝缘材料遭到损坏，电流密度必须维持在过高值以下。
线性电势扫描伏安法
第二节 传荷过程控制下的小幅度三角波电势扫描法
小幅度的三角波信号，频率较高，单向极化时间很短， 浓差极化忽略不计，电极处于电荷传递过程控制。
一、电极处于理想极化状态，且溶液电阻可忽略 在扫描电势范围内没有电化学反应发生，且Ru可忽略。
单程扫描过程中响应 电流恒定不变：
因为：
所以，在B点电势换向的瞬间，电流由
v对暂态极化曲线的形状和数值影响较大
3. 线性电势扫描伏安曲线与取样电流伏安曲线
相同点： 都是i-E关系曲线 不同点：
取样电流伏安曲线 在一系列不同幅值的电势阶跃后相同时刻采集电流数据。 对每个不同的E，极化时间是相同的。
线性电势扫描伏安曲线
电势连续线性变化时的电流绘制成i-E关系曲线。 不同电势下采集电流数据前所持续的时间是不同的，电 势、时间均在变化。
CO (0, t) et
CR (0, t)
整理后得到，积分方程
方程的解就是电流函数i(t)，即电流-时间的函数。电势与时间呈 线性关系，可转换成电流-电势的关系曲线。
此方程不能解出精确的解析解，采用数值方式，解出其数值解。 数值解：在许许多多电势下计算出来其相应的电流值，然后将数 值列成表或绘制成曲线。 求解之前，将方程改成无因次形式：
可
忽略，由于扫描速度
恒定，所以双电层充电电流恒定不
变。
电化学反应电流 if
1
与过电势有关，在某电势范围i内f v有2 反应发生，具有响应的反应
电流。
1
if v2
扫描速度越快，ic相对越大；
扫描速度越慢，ic相对越小；
扫描速度足够慢时，ic相对于if可忽略不计，得到i~E的稳态 极化曲线。
1 、 i-E 曲线会出现“峰” i-E曲线如下图所示,出现电流的极大值称为峰值电流。
线性扫描伏安法测定废水中的镉实验报告
线性扫描伏安法测定废水中的镉实验报告一、实验目的本实验旨在通过线性扫描伏安法（Linear sweep voltammetry，LSV）测定废水中的镉（Cd）含量。
线性扫描伏安法是一种常用的电化学分析方法，具有高灵敏度、高选择性以及快速测量的优点。
通过本实验，能够提高对电化学分析方法的理解，掌握线性扫描伏安法的操作流程，并学会用该方法测定废水中的重金属离子。
二、实验原理线性扫描伏安法是一种在电极上施加线性电压扫描的电化学分析方法。
在一定的电位范围内，随着电压的改变，电流也会发生相应的变化。
本实验中，我们将使用此方法测定镉离子在电极上的氧化还原反应。
当电压逐渐增加时，镉离子会从溶液中还原并沉积在电极上，产生电流响应。
通过测量电流响应值，可以推算镉离子的浓度。
三、实验步骤1.准备实验仪器和试剂：线性扫描伏安仪、废水样品、镉标准溶液、恒电位仪、电解电极、磁力搅拌器等。
2.配制镉标准溶液：准确称取一定量的镉标准物质，用超纯水配制成浓度为1000mg/L的镉标准溶液。
3.绘制标准曲线：分别取适量的镉标准溶液，用超纯水稀释至不同浓度，分别为0.1mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、2.5mg/L、5.0mg/L。
在相同的实验条件下，利用线性扫描伏安仪进行测量，绘制电流响应值与镉浓度的关系曲线。
4.测定废水样品：将废水样品进行稀释，使其中镉离子浓度处于标准曲线范围内。
然后，用线性扫描伏安仪进行测量，记录电流响应值。
5.数据处理：根据测量的电流响应值和标准曲线，推算废水样品中镉离子的浓度。
四、实验结果及数据分析1.标准曲线数据：通过线性扫描伏安法测量不同浓度的镉标准溶液，得到电流响应值与镉浓度的关系曲线。
根据曲线拟合得到方程为：y = 0.113x +0.028 （R² = 0.995），其中y为电流响应值，x为镉浓度（单位：mg/L）。
2.废水样品测量结果：通过测量废水样品，得到电流响应值为0.45μA。
循环伏安法与线性扫描伏安法
循环伏安法原理：循环伏安法（CV ）是最重要的电分析化学研究方法之一。
该方法使用的仪器简单，操作方便，图谱解析直观，在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等许多 研究领域被广泛应用。
循环伏安法通常采用三电极系统，一支工作电极（被研究物质起反应的电极），一支参比电极（监测工作电极的电势），一支辅助（对）电极。
外加电压加在工作电极与辅助电极之间，反应电流通过工作电极与辅助电极。
对可逆电极过程（电荷交换速度很快），如一定条件下的Fe(CN)63-/4-氧化还原体系，当电压负向扫描时，Fe(CN)63－ 在电极上还原，反应为：Fe(CN)63－＋e - → Fe(CN)64－得到一个还原电流峰。
当电压正向扫描时，Fe(CN)64－在电极上氧化，反应为： Fe(CN)64－ － e - → Fe(CN)63－得到一个氧化电流峰。
所以，电压完成一次循环扫描后，将记录出一个如图2所示的氧化还原曲线。
扫描电压呈等腰三角形。
如果前半部扫描(电压上升部分)为去极化剂在电极上被还原的阴极过程，则后半部扫描(电压下降部分)为还原产物重新被氧化的阳极过程。
因此．一次三角波扫描完成一个还原过程和氧化过程的循环，故称为循环伏安法。
应用领域：循环伏安法能迅速提供电活性物质电极反应的可逆性，化学反应历程，电活性物质的吸附等许多信息。
循环伏安法可用于研究化合物电极过程的机理、双电层、吸附现象和电极反应动力学．成为最有用的电化学方法之一。
如通过对未知研究体系的CV 研究，可以获研究对象的反应电位或和平衡电位, 估算反应物种的量，以及判断反应的可逆性。
电化学反应中物种反应的量可以依据Faraday 定律估算，, 其中m 为反应的摩尔量, n 为电极反应中的得失电子数，F 为 图2 氧化还原cv 曲线图图1 cv 图中电势~时间关系图3 Ag在Pt电极上电结晶过程的CV图0.01mol/LagNO3+0.1mol/LKNO3Faraday常数（96485 C.molmnFidtQt==∫0-1）。
线性扫描络合吸附伏安法同时测定铬、镉、铜
ａ
ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｏｓｅ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ
Ｋｅｙｗｅｒｄｓ：Ｌｉｎｅａｒ ｓｗｅｅｐห้องสมุดไป่ตู้ｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ；Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘ；Ｃｈｒｏｍｉｕｍ；Ｃａｄｍｉｕｍ；Ｃｏｐｐｅｒ
岳瞬琳译．水和废水标准检验ｊ击（第１５版）【明，中国建筑工业出版社，北京，１９８５，３０２章：
ｐ１２６．
Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｃｒ（ＩＶ），Ｃｄ２＋，Ｃｕ２＋ｂｙ Ｌｉｎｅａｒ Ｓｗｅｅｐ
Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ
ＣＨＵＨａｉ－ｈｏｎｇ，ＴＵＹｉ・ｆｅｎｇ＋
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉａｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｕｚｈｏｕ Ｕｎｈ，ｅｒｓｉ班Ｓｕｚｈｏｕ．２ｚａｏ００３
２结果和讨论
２．１支持电解质的选择 实验表明，在ＨＡｃ－－ＮａＡｃ（ｐＨ＝４．７），Ｎ№一ＮＨ４ｃｌ（ｐＨ＝９．５）、Ｎａ２ＨＰ０４一ＫＨ２Ｐ０４（ｐＨ《．８） 及上述缓冲溶液中，综合灵敏度、线性关系、电流峰形等因素．以上述底液为最佳。 ２．２定量测定
在上述底液中．三种离子的测定结果如下表所示； 离子 峰电位 线性范围
ｃｄ２＋标准溶液（１．００ ｍｇ／ｍＵ）用ＣｄＣｌ２配制，用时按需稀释。 所用试剂均为分析纯或优级纯，实验用水为二次亚沸蒸馏水。 １．２实验方法 准确吸取０．４
ｍＬ
Ｏ．１％络合剂溶液、０．６ ｍＬ无水ＥｔＯＨ、５
ｎｉＬ ２ ｔｏｏｌ・Ｌ．１
ＮＨ４ＡＣ溶液于电
解池中，充分混匀后，用微量注射器注入一定量的样品。以５００ｍＶ／ｓ的扫速，在－０．１０Ｖ－－．１．２ ｖ间进行线性扫描，记录其二次导数曲线。
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线性扫描伏安法测定水样中的微量铜
1、实验目的
（1）了解线性扫描伏安法测定的基本原理和方法；
（2）学习相关伏安仪的使用方法；
（3）学习和掌握标准加入法；
2、实验原理
与经典极谱法不同，线性扫描伏安法将一锯齿形脉冲电压加在电解池的工作电极上，电压扫描速度比经典极谱法快得多，一般为每秒几十到几百毫伏。
由于电压扫描速度特别快，当达到待测物质析出的电位时，该物质在电极上迅速还原，产生很大的电流。
随后，电位继续变负，电极表面待测物质浓度迅速降低，由于电解时间的增加，扩散层厚度迅速增大，从而导致电流迅速下降，电流～电压关系呈现峰形。
当底液及其它条件一定时，其峰电位E p与被测物的性质及底液有关，而其峰电流i p则与被测物质浓度呈线性关系：
i p=Kc
据此可进行定量分析。
本实验采用标准加入法，测定水样中微量铜的含量，即在未知浓度的含铜水样中，先加入一定浓度的NaNO3作为支持电解质，测量其峰电流，然后逐次加入一定浓度的标准铜，每加入一次铜测量一次峰电流，最后用峰电流对标准铜的浓度作图，得一直线，它的外延线与浓度轴的交点即为水样中铜的含量。
3、仪器与药品
XJP-821(C)型新极谱仪；ATA－1B型旋转圆盘电极，ZF-10B数据采集存贮器；工作电极：玻碳电极；参比电极：饱和甘汞电极；辅助电极：Pt电极。
100微升微量移液器，10毫升量筒，5毫升移液管，电解池；
Cu2+标准贮备液：准确配制1.00mg·mL-1的Cu2+标准贮备液；
支持电解质溶液：1.0 mol·L-1 NaNO3+1.0 mol·L-1HNO3溶液；
待测水样。
4、实验步骤
1)将三根电极的导线分别与圆盘电极上的各电极连接，新极谱仪的输出连线与数
据采集存贮器相联；
2)参见新极谱仪面板示意图，熟悉仪器；
3)将仪器开关（后面板上）置开，预热仪器10分钟；
4)调节仪器参数：调节扫描速度14，使其为100mV/s，调节扫描上限4，使其为
-500mV，调节扫描下限6，使其为+500mV，调节扫描起始5，使其为+500mV；
将面板上各开关及旋钮设置如下：3置于“循环”，18置于“大电流量程”，17
置于“50μA”，9置于“i-E”，11置于“断”。
5)移取水样5.00mL置于电解池中，加入2 mL 1.0 mol·L-1NaNO3+1.0 mol·L-1HNO3，
加8 mL水，安装电极，开动圆盘电极的搅拌开关使之搅匀后，关闭搅拌开关。
6)将11置于“通”，10置于“扫描”，打开工作站，记录峰高。
7)往电解池中逐次（3~4次）加入100 L 1.00mg·mL-1Cu2+标准液，搅拌均匀后，
记录峰高。
8)实验结束后，将11置于“断”，10置于“停扫”，清洗电极。
5、数据及处理
测量各样品的峰高i p，以i p对标准Cu2+的浓度作图，然后利用外延线与C Cu2+轴的交点求出水样中Cu2+的浓度，以mol·L-1表示。
6、思考问题
1)改变扫描速度，对实验有何影响?
2)改变扫描上限，对实验有何影响?
3)改变扫描下限，对实验有何影响?
4)为何线性扫描伏安法记录的i-E曲线是峰形的?
5)标准加入法定量有何优缺点?。