循环伏安法测定电极反应参数实验报

循环伏安法测定电极反应参数实验报告生化学院10级化工班第4组王金20102090130

一、实验目的目

1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理。

2、熟悉伏安法测量的实验技。

二、实验原理

循环伏安法（CV）是最重要的电化学分析研究方法之一。在电化学、无机化学、有机化学、生物化学的研究领域广泛应用。

伏安法是以固态电极作工作电极电解被分析物质的稀溶液，并根据电流-电压曲线进行分析的方法。根据所施加的电压类型和扫描方式的不同，伏安法可分为循环伏安法、线性扫描伏安法、差分脉冲伏安法、溶出伏安法、方波伏安法等。

本实验采用循环伏安法测铁氰化钾电极反应参数。

[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-氧化还原电对的标准电极电位为：

[Fe(CN)6]3-+ e-= [Fe(CN)6]4-φθ= 0.36V

电极电位与电极表面活度的Nernst方程式φ=φθ’+ RT/Fln(C Ox/C Red)

对于可逆的电极反应，峰电流方程式可以表示如下：

i p ＝2.69×105n3/2AD1/2V1/2C，i

p

为峰电流（A），n为电子转移数，A为电极面积（cm2），

D为扩散系数（cm2/s），V为扫描速度（V/s），C为浓度（mol/L）。从上式可以看出，在一定的实验条件下，峰电流i p与扫速的二分之一次方(v1/2)或被测物质的浓度c成正比。

循环伏安法是一种采用三电极系统(工作电极，参比电极和辅助电极) 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（如图1），电势范围是使电极上能

交替发生不同的氧化和还原反应，并记录

电流-电势(i-E)曲线，称为循环伏安曲线。

循环伏安曲线显示一对峰，称为氧化还原

峰。

图一

如图2所示，对于[Fe(CN)6]3-，当电位从正向负扫描时，

溶液中[Fe(CN)6]3-在电极上发生还原反应，生成[Fe(CN)6]4-，

产生还原波，其峰电流为i pc，峰电位为E pc；当逆向扫描时，

电极表面生成的[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，产生氧化

电流，其峰电流为i pa，峰电位为E pa。

峰电位差ΔE=E pa -E pc , Eθ,= (E E pa +E pc)/2。若

ΔE=56.5/n ，且i pa/ i pc=1，则整个反应为可逆反应；ΔE>56.5/n ，i pa/ i pc<1，则整个反应为不可逆反应。

图1

三、仪器和试剂

1. CHI830 、CHI620 、CHI660电化学分析仪。

2. 圆盘型工作电极、铂丝辅助电极和饱和甘汞参比电极组成电极系统。

3. 铁氰化钾溶液：2.0×10-2mo1/L.

4. 硝酸钾溶液：1.0 mo1/L.

四、实验步骤

1. Pt（玻碳电极）工作电极预处理。将Pt（玻碳电极）工作电极在放有氧化铝粉沫的抛光布

上轻轻研磨一分钟，二次蒸馏水拎洗干净后，用超声波清洗1min，用滤纸吸干表面水分即可进行测定。

2. 配制试液。

在5个50mL容量瓶中，分别加入2.0×10-2 mol/L的铁氰化钾溶液0，0.5mL，1.0mL，2.0mL，

5.0mL，再各加人1mol/L的硝酸钾溶液5.0mL。用二次蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

3. 循环伏安法测量。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。起始电位+0.8V，转向电位-0.1V，以50mV/s的扫描速度测量，当测量2×10-3mol/L的溶液时，逐一变化扫描速度：20mV/s，50mV/s，100mV/s，125mV/s，150mV/s，175mV/s，200mV/s进行测量。在完成每一个扫速的测定后，要重新处理电极。

五、结果处理

1. 列表总结铁氰化钾溶液的测量结果(Epa，Epc，△Epa，ipa ，ipc)。

循环伏安法测定电极反应参数——数据记录

表1 浓度c对CV图参数的影响（50mV/s）

浓度(mol·L-1) 0.020 0.040 0.060 0.080

iPc(×10-6A) 109.577 205.298 306.731 398.941

iPa(×10-6A) -114.472 -209.371 -313.259 -407.072 EPc ( V ) 0.216 0.209 0.208 0.205

EPa ( V ) 0.289 0.292 0.297 0.301

扫描速度ν

0.050 0.100 0.125 0.150 0.175 0.200 ( V / s )

0.224 0.316 0.354 0.387 0.418 0.447

iPc(×10-6A) 205.298 274.976 303.199 328.191 349.523 370.423 iPa(×10-6A) -209.371 -283.788 -312.986 -338.634 -364.189 -384.969 EPc ( V ) 0.209 0.200 0.196 0.193 0.192 0.187 EPa ( V ) 0.292 0.299 0.300 0.304 0.308 0.307

2. 绘制铁氰化钾溶液的的ipa 与ipc 相应浓度c 的关系曲线；绘制ipa 与ipc 与相应的v1/2关系曲线。

铁氰化钾的ipc 与浓度c 的关系

0501001502002503003504004500.01

0.020.030.040.050.060.07

0.080.09浓度c/（mol/L ）

i p c /m V