循环伏安法测定电极反应参数

循环伏安法测定电极反应参数

一目的要求

1掌握用循环伏安法判断电极过程的可逆性。

2学会使用循环伏安仪。

3测量峰电流和峰电位。

二原理

循环伏安法与单扫描极谱法相似。在电极上施加线形扫描电压，当到达某设定的终止电压后，再反向回扫至某设定的起始电压，若溶液中存在氧化态O，电极上将发生还原反应：

O+Ze == 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+Ze

峰电流可表示为：

i

p

=KZ3/2D1/2m2/3t2/3v1/2c

其峰电流与被测物质浓度C、扫描速率v等因素有关。

从循环伏安图可确定氧化峰峰电流i

pa 和还原峰峰电流i

pc

，氧化峰峰电位φ

pa 和还原峰峰电位φ

pc

值。

对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比：1

=

pc

pa

i

i

氧化峰峰电位与还原峰峰电位差：)

(

058

.0

V

z

pc

pa

=

-

=

∆ϕ

ϕ

ϕ

条件电位φo’：

2

pc

pa

O

ϕ

ϕ

ϕ

+

=

'

由此可判断电极过程的可逆性。

三仪器与试剂

仪器 CHI660C 电化学工作站；x-y函数记录仪器；金属盘电极、铂圆盘电

极或玻璃碳电极，铂丝电极和饱和甘汞电极。

试剂 1.00×10-2mol/L K

3Fe(CN)

6

；1.0mol/L KNO

3

。

四实验步骤

1金属圆盘电极（或铂圆盘电极、玻璃碳电极）的预处理。

用Al2O3粉（或牙膏）将电极表面抛光（或用抛光机处理），然后用蒸馏水清洗，待用。也可用超声波处理。

2 K

3Fe(CN)

6

溶液的循环伏安图

在电解池中放入含0.1mol/LKNO

3

的铁氰化钾标准溶液，插入玻碳圆盘电极

（或金圆盘）工作电极、铂丝辅助电极和饱和甘汞电极，通N

2除O

2

。

打开CHI660C伏安仪和计算机的电源。屏幕显示清楚后，再打开测量窗口；测量铁氰化钾试液：置电极系统于10ml小烧杯的铁氰化钾试液里；打开ESTUP 的下拉菜单，在Technique项中选择Cyclic voltammetry方法，在Parameters 项内选择参数。点击“▲”进行测量。完成后，命名存储。

以扫描速率100mV/s，从+0.6～-0.2V扫描，分别记录1.00×10-5、1.00×

10-4、1.00×10-3和1.00×10-2 mol/L K

3Fe(CN)

6

+0.1mol/L KNO

3

溶液的循环伏安

图。

取1.00×10-3mol/L K

3Fe(CN)

6

+0.1mol/L KNO

3

溶液，改变扫描速率从100mV/s

到20mV/s。

五、数据记录

各电极循环伏安图见附录，有图可得：

表1 电极对CV 图参数的影响（100mV/s ）

表2 扫描速度ν对CV 图参数的影响（浓度c 均为0.010 mol·L -1）

扫描速度ν ( V / s )

0.15 0.10 0.08 0.06 0.04 0.03 0.02

0.3873 0.3162 0.2828 0.2449 0.2000 0.1732 0.1414

i Pc (×10-5A

) 4.140 3.592 3.234 2.807 2.305 1.951 1.649

i Pa (×10-5A

) -4.148 -3.552 -3.216 -2.803 -2.313 -1.988 -1.669 E Pc ( V ) 0.214 0.215 0.215 0.215 0.215 0.213 0.215 E Pa ( V ) 0.281 0.281 0.283 0.284 0.284 0.284 0.284 ipa/ ipc 1.002 0.989 0.994 0.999 1.003 1.019 1.012 ∆E(mV) 67 66 68 69 69 71 69 ∆E O'(V) 0.248

0.248

0.249

0.250

0.250

0.249

0.250

电极 金电极 玻璃碳电极 铂电极 i Pc (×10-5A) 3.671 7.595 3.592 i Pa (×10-5A) -3.807 -7.703 -3.552 E Pc ( V ) 0.215 0.214 0.215 E Pa ( V ) 0.284 0.283 0.281 ipa/ ipc 1.037 1.014 0.989 ∆E(mV) 69 69 66 ∆E O'(V)

0.250

0.249

0.248

六、数据处理

图一：峰电流与扫描速率的关系

0.12000.14000.16000.18000.20000.22000.24000.26000.28000.30000.32000.3400

-3.500

-3.000-2.500-2.000-1.500-1.000-0.5000.0000.500

1.000

1.500

2.0002.500

3.0003.500i PC )

i PA ) i PC ) i PA )

V

1/2

Equation y = a + b*Adj. R-Squar 0.999020.99945Value Standard Erro

ipc Intercept 0.037550.037ipc Slope 11.270570.15777ipa Intercept -0.124810.02669ipa

Slope

-10.8874

0.1138

i P

七、实验结论

1、由表一分析可知：相同的浓度、相同的扫描速率下，玻璃碳电极的电流最大，其次是金电极，铂电极的电流最小。

1、根据图一,在相同浓度下，扫描速率越大，电流越大。

2、表一、表二数据分析可知：i pa/ i pc 均接近1，可认为该电极是可逆的。 八、注意事项

六 注意事项

1仪器的电解池电极引线接到电解池，其中：白色夹子接参比电极;红色夹子接辅助电极;绿色（黑色）夹子接工作电极。

2 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。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1—2min 再扫描。

3电极接线不能错误。恒电位方式时，电解池体系的参比电极开路，主放大器开环，输出电压趋向极限值、电压和电流同时过载；恒电位方式时：研究电极