实验报告电化学循环伏安和电位阶跃技术研究金属电结晶
Ni_Mo合金电沉积层织构及形成机理
第3卷 第2期1997年5月电化学EL ECT RO CHEM I ST RYVo l.3 No.2M ay1997·96′电镀会议推荐论文·Ni-Mo合金电沉积层织构及形成机理¹黄 令* 许书楷 汤皎宁 杨防祖 周绍民(厦门大学化学系 厦门 361005)摘要 在组成为:0.22mol/L硫酸镍、0.06mol/L钼酸钠和0.3mol/L柠檬酸钠的溶液,于纯铜片上采用恒电流沉积,所得N i-M o合金沉积层经X射线衍射测定,结果表明在温度为25℃～50℃,电流密度为10mA・cm-2～30m A・cm-2范围,N i-M o合金沉积层表现为(111)择优取向.循环伏安和电位阶跃实验表明镍钼合金电结晶过程按照连续成核和三维生长方式进行.N i-M o合金电沉积过程的电化学交流阻抗谱表明Ni-M o共沉积过程经历了吸附中间产物步骤,由于吸附态物种氢氧化镍和钼的氧化物将阻化晶粒(111)晶面的生长,从而使镍钼沉积层表现为(111)择优取向.关键词 N i-M o合金电沉积,织构,电结晶机理由于Ni-Mo合金具有高耐蚀性和析氢电催化活性,因而人们对Ni-M o合金的制备开展了广泛的研究,其中采用电沉积的方法制备尤其引人注目,通过控制电沉积条件(镀液组成,温度,pH,电流密度等)可以制得性能优越的Ni-M o金沉积层.单金属钼不能从水溶液中电沉积,但镀液中有镍离子时能发生诱导共沉积,电沉积出Ni-M o合金[1],关于Ni-M o合金电沉积已有许多报道[2,3].在金属电沉积过程中,沉积层表面有相当数量的晶粒表现出某种共同的取向特征,这种现象称为织构,又称择优取向.沉积层的织构不仅影响沉积层的显微硬度,内应力等物理性能,而且具有不同的电化学性能,因此研究沉积层择优取向对金属电沉积具有重要的指导意义. Chassaing等探讨了高温Ni-M o合金沉积层的织构[4],发现镀液温度在100℃～160℃时,Ni-M o合金沉积层表现(100)取向.但人们对Ni-M o合金沉积层的织构形成机理研究较少报道.本文探讨电沉积条件对Ni-M o合金电沉积层织构的影响以及其织构形成机理.1 实验方法1)样品的制备.电解液由0.22mo l/L硫酸镍,0.06mol/L钼酸钠,0.3mo l/L柠檬酸钠组成,以氨水调节溶液pH=11,纯Cu片(99,99%)作阴极,面积2.0cm2,其非工作面有清漆绝缘,电沉积前依次用2#、4#、6#金相砂纸打磨,然后经丙酮,稀酸处理后用二次蒸馏水冲洗.所用试剂皆为分析纯,溶液用二次蒸馏水配制.采用恒电流沉积电流密度10～50m A/cm2,温度25℃～60℃,所得Ni-M o合金沉积层备用.2)沉积层的织构表征方法.沉积层的择优取向度由D/MAX-RC转靶X射线衍射仪¹本文1996-11-01收到,1996-11-11收到修改稿; 国家自然科学基金资助项目(RIGAKU 公司)测定,根据文献[5]中的公式进行计算.3)循环伏安实验和电位阶跃实践.以铂电极为辅助电级,饱和甘汞电极作参比电极,玻碳电极作研究电极,电极面积0.5cm 2电解液同1),采用CH1660(美国CH instrument 公司)测定.4)Ni-M O 合金电沉积过程的交流阻抗测定,频率范围为100kHz ～0.01Hz,电解液同1),研究电极是玻碳电极(0.166cm 2),铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极作为参比电极.2 结果与讨论图1 不同电流密度下的镍钼合金沉积层(111)织构度F ig .1 T ext ur e degr ee o f N i -M o alloy depo sites at v arious cur rent densities 图2 不同温度下的镍钼合金沉积层(111)织构度Fig .2 T ex tur e deg ree o f Ni -M o allo y depo sites at var io us t emper iatur e2.1 电沉积条件对Ni -Mo 合金电沉积层织构的影响1)电流密度的影响.在温度为22℃时,对镍钼合金镀液中的阴极施加不同的电流所得镀层经X 射线衍射测定,结果表明镀层仍为立方晶系,其点阵型式为面心点阵F,镍钼合金为固溶体.从X 射线衍射结果计算其(111)织构度(图1),从图1可知,在电流密度为10mA ・cm -2时,镀层(111)织构度为70%,随着电流密度增加,(111)织构度逐渐降低,因此在低电流密度时镍钼合金沉积层表现为(111)择优取向.2)温度的影响.电流密度为10m A ・cm -2,在不同的镀液温度下所得镀层经X 射线衍射测定其(111)织构度(图2),在温度为22℃时其(111)织构度为70%,随着温度的增大,(111)织构度略有增加,当温度大于50℃时,(111)织构度降低,因此在镀液温度22℃～50℃范围内,所得镍钼合金沉积层表现为(111)择优取向.2.1 镍钼合金电沉积伏安特性和初期行为1)图3为玻碳电极上镍钼合金电沉积循环伏安曲线.从图3可知当电位(E )向阴极方向扫描时,在E =-1.0V 镍钼发生共沉积,随着电位的负移,阴极电流逐渐增加,当电位比- 1.2V 更负,电流迅速增加,随着电位向正向扫描,于E =-0.99V 处曲线发生交叉,电位E =-0.62V 时有一溶出峰,从这些特征可以看出,镍钼合金电沉积有成核过程,而不是欠电位沉・175・第2期黄令等:N i -M o 合金电沉积层织构及形成机理图3 玻碳电极上镍钼合金电沉积循环伏安曲线扫描速度50mV/s,25℃F ig.3 Cy clic vo lt ammog r ams o f N i-M o alloy electr odepo sitio n on vitr ous car bon elec-tr ode 图4 玻碳电极上镍钼合金电沉积的i～t曲线E=-1.20V/(v s SCE) Fig.4 I～t t ransients o f N i-M o allo y elec-tr odeppo sitio n on vit reo us car bon elec-trode图5 玻碳电极上镍钼合金电沉积初期的i1/3～t曲线F ig.5 i1/3～t plot(data fro m Fig.4)fo r N i-M oallo y electro depo sition 图6 从图4的数据作出的无因次(i/i m)2～t/t m曲线 Fig.6 No n-dimensional(i/i m)2v s t/t m curv e o fthe data in Fig.4积.2)图4为玻碳电极上镍钼合金电沉积初期电位阶跃的电流～时间暂态曲线,从图4可知镍钼合金电结晶过程经历成核过程.在电位阶跃初期的极短时间内,由于双电层充电导致电流～时间暂态曲线中电流先迅速上升随后下降的现象,紧接着由于晶核的形成和新相的生长,电流再次逐渐上升,在电流达到最大值后出现电流衰减,此时整个电极表面可能表现为线性扩・176・电 化 学1997年散.从图4中取时间t =1～2s 区间的电流值作i 1/3～t 曲线得图5,从图5可知i 1/3与t 呈直线关系.对电结晶成核过程,其瞬时成核和连续成核机理的无因次方程分别为: (i /i m )2=1.9542(t /t m )-1{1-ex p 〔-1.2564(t /t m )〕}2 (瞬时成核)(1) (i /i m )2=1.2254(t /t m )-1{1-ex p 〔-2.3367(t /t m )2〕}2 (连续成核)(2)t m 为暂态电流达到最大值的时间,作(i /i m )2～t /t m 曲线得图6,图中实线(1)、(2)各代表按方程(1)、(2)绘出的理论曲线,而虚线则代表玻碳电极上镍钼合金电沉积初期的(i /i m )2～t /t m 曲线,显然虚线与连续成核的无因次曲线相吻合,表明镍钼合金电结晶过程按照连续成核和三维生长方式进行[6,7]. 图7 镍钼合金电沉积过程的EIS 谱 Fig .7 Complex plane impedance plot s fo r electr odepo sitio n of N i -M o allioy2.3 镍钼合金电沉积过程的阻抗特征图7为镍钼合金电沉积过程的EIS 谱,沉积电位从开路电位E =-0.6V 逐步负移到-1.3V .在电位为-1.0V 时EIS 谱的高频区出现一个大的电容峰,在低频区出现电容峰的弯曲,从该图可看出此时半圆的圆心并不在实轴上.在电位为- 1.1V 时EIS 谱的高频区仍然出现一个电容峰但峰形变小,在中频区曲线出现交叉,随着电位的负移,在电位为-1.3V 时EIS 谱的高频区的电容峰峰形更小,在中频区曲线也出现交叉,同时在低频区出现一个小的电容峰.从镍钼合金电沉积过程的EIS 谱可知中频区曲线出现交叉,在低频区出现诱导电容峰,表明镍钼合金电沉积过程经历了吸附中间产物步骤,随后吸附态中间产物继续捕获电子被还原为最终产物.此时有吸附中间产物的电极过程其等效电路可以看成是电化学反应电阻和与吸附有关的阻抗的并联[8].六价钼的还原首先还原为二氧化钼,然后柠檬酸钠还原产生的氢・177・第2期黄令等:N i -M o 合金电沉积层织构及形成机理对二氧化钼进一步还原[9],二氧化钼可能参与电极表面吸附.Ni (Ⅱ)还原经历吸附态的Ni (Ⅰ)ads,在碱性条件下吸附态的Ni(Ⅰ)ads 可能以Ni(OH)ads 形成存在,然后该吸附中间物进一步还原Ni.吸附态物种氢氧化镍和钼的氧化物将阻化晶体的生长,可能由于它们对(111)晶面的阻化作用大,使得(111)晶面的生长速度减慢,而成为保留面,最后镍钼沉积层表现为(111)择优取向.Mechanism and T ex ture of Ni-M o A lloy Electrodeposition Huang Ling * Xu Shukai Tang Jaoning Yang Fang zu Zhou Shaomin(Dep t .of Chem .X iamen Univ .,X iamen 361005)Abstract Ni-M oalloy depo sits w ith (111)preferred orientation w as obtained in aso lution of 0.22mo l /L NiSO 4・6H 2O ,0.06m ol /L Na 2M oO 4・2H 2O and 0.3m ol /L Na 3C 6H 5O 7・2H 2O in temperature fro m 25℃to 50℃,and current densities ranged from 10mA ・cm -2 to 30mA ・cm-2 .The electrodeposition of Ni -Mo alloy w as studied by cy lic voltamm etry and potential step experiment.It w as show n that Ni-M o alloy is formed by mechanism involv ing pro gressive nucleation follow ed by three dim ensio nal g row th of the metal centres .The com plex plane impedance plo ts indicate codeposition o f Ni -M o alloy in-volv es the intermediate adion.The gr ow th of (111)plane of crystallite is inhibited w ith ad-sor ption of (NiOH )ads and M oO 2,So Ni -M o alloy deposit ex hibits (111)preferred orienta-tio n.Key words Ni -Moalloy electrodeposition ,T ex tur e ,Electrocrystallization mech-anism References1 A Brenner .Electr od ep osition of A lloy s .N ew Yo r k :A cademic P ress ,1963,2:4292 H H U hlig ,P Bond ,H F eller .Co rr osio n and Passiv ity o f M o -N i Alloy in Hy dr ochlor ic A cid .J .Elec -tr ochem .Soc .,1963,110:6503 M Cherkao ui,E Chassaing ,K V u Q ua ng.P ulse-plated N i-M o Coa tings.Plating and S ur f .F inis hing ,1987,74(10):504 E Chassaing ,K Vu Quang et al .High -T emperatur e N i -M o Electr o deposit ed Alloy s Str uctur e and P ro per -ties Plating a nd Surf .Finishing ,A ug .(1990)605 许书楷,杨防祖,周绍民.电沉积条件对锌镀层织构的影响.电化学,1995,1(4):4086 R G reef,R Peat ,L M Peter et al.Inst rumental M et ho ds in Electro chemistry.Ellis H or wood ,Chich -ester ,1985:3047 B Scharifker ,G Hills .T her oretical and Exp er imental Studies of M ultip le N ucleation .1983:7,8798 周仲伯,陈永言.电极过程动力学基础教程.武汉:武汉大学出版社,1989:2829 E Chassing,K V u Q uang et al.M echanism o f Nicke -M o ly bdenum Alloy Electr odepo sitio n in Citr ate Electro lytes.J .A pp l .Electr ochem .,1989,19:839・178・电 化 学1997年。
钯铁合金共沉积行为及其成核机理的研究
ｔｅｍｅｈ ｄ ｆｃ ｃｉ ｏｔｍｍｅｒ ｎ ｏｅ ｔ ｌｓｅ ． Ｔｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｉ ｈ ｙ ｔｍ ｆｔ ｅｅｅｔｏｙｅ ｓ ｌｔ ｎ ｈ ｔｏ ｓｏ ｙ ｌ ｖ ｌ ｃ ａ ｔｙａ ｄ ｐ ｔｎ ｉ ｔｐ ａ ｅ ｒｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ａ ｎ ｔ ｅｓ ｓｅ ｏ ｈ ｌｃ ｒｌｔ ｏｕ ｉ ｓ ｏ ｗｈｃ ｓｍａ ｅｕ ｆＦｅ Ｏ４・７ Ｏ ｎ （ ｉｈｉ ｄ ｐ ｏ Ｓ Ｈ２ ａ ｄ Ｐｄ ＮＨ３ ２ ２ｂ ｉｇ ａ ｔｄ ａ ｈ ｉ ａｔ ，ｓ ｌｏ ａｉｙｉ ａ ｉ （ Ｓ ） Ｃ１ ｅｎ ｃｅ ｓ ｔ ｅｍａｎ ｓ ｌ ｓ ｕｆｓ ｌ ｌ ｃｄ Ｓ ＣＳ）ｂ ｉｇ ｃ ｃ ｅｎ ｔｅｅ ｍｐｅ ｉｇ ａ ｅ ｔａ ｄ ａ ｈ ｏ ｌｘｎ ｇ ｎ ｎ ｍｍ ｏ ｉｍ ｕｆｔ ｅｎ ｈ ｏ ｄ ｃａ ｃ ａｔ ｏ ｄ ｐ ｓｔｏ ｆＰｄＦｅａｌｙ ｌ ｅ ｕ ｌａｉｎ ｎｕ ｓ ｌａｅ ｂ ｉｇ ｔ ｅ ｃｎ ｕ ｔｎ ｅｓ ｌ，ｃ－ ｅ ｏ ｉｉｎ ｏ — ｌ ｉ ｓｎ ｃｅ ｔ ｏ ｖ ｏ ａ ｄｎ ｎ ｅ ｐ ｔｎ ｉｌ ｅ ｏ ｉ ｏ ｎ ｏ ｕ ｄ ｒ ｏ ｅ ｔａ ｐ ｓｔ ｎ；ｉ’ ｒｖ ｒｉ ｌ ｐ ｏ ｅ ｓ ｃｏ ｄｎ ｏｔ ｅｉ ｔ ｕ ｖ ｓｏ ｏ ｅ ｔ ｌ ｔｐ，ａｃ ｎ ｌｓｏ ｄ ｉ ｔ Ｓａｉ ｅ ｅｓｂｅ ｒ ｃ ｓ ：ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ～ ｒ ｅ ｆｐ ｔｎ ｉ ｅ ｒ ｃ ａｓ ｏ ｃｕ ｉｎ ｃ ｎｂ ｒｗｎ ｔ ａ ｈ １ｃｒ ｃｖ ｔ１ｚ ｔ ｎ ｏ ＿ ｅ ａｌｙ ｏ ｅ ｓｔ ｅｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｔｎ ａ ｅ ｕ ｕ ｌａｉｎ ａ ｄ ｔ ｒ ｅ ａ ｅｄ ａ ｈ ｔｔ ｅｅｅ ｔｏ ｒ ｓａ１ ａｉ ｆＰｄＦ ｌ ｂ ｙ ｈ ｃ ａ ｉｍ ｆｉｓａ ｔｎ ｏ ｓｎ ｃｅ ｔ ｎ ｈ ｅ ｉ ｏ ｏ ｏ
电分析化学循环伏安法
电分析化学循环伏安法电分析化学循环伏安法（cyclic voltammetry, CV）是一种常用的电化学测量方法，主要用于研究电催化反应、电极传感器和电化学反应机理等方面。
本文将对循环伏安法的原理、实验步骤和应用进行详细阐述。
一、原理循环伏安法是利用外加电压的正反向扫描，通过测量电流与电势之间的关系来研究溶液中的电化学反应。
在扫描过程中，电势以一个循环进行周期性变化，通常为从较负的起始电势线性扫描至较正的最大电势，然后再线性扫描回到起始电势。
电流与电势之间的关系可绘制出伏安图。
根据循环伏安曲线上出现的峰电流和峰电势，可以获取溶液中的电极反应的动力学和热力学信息。
峰电流的大小与反应速率成正比，而峰电势则反映了此反应的标准电势。
通过分析伏安图中的特征峰电流和峰电势，可以确定反应是否在电极表面发生，电化学反应的机理以及电极表面的反应活性等信息。
二、实验步骤1.准备实验样品和电化学池：将待测物溶解于合适的溶剂中，配制成一定浓度的电解液。
将工作电极（常用玻碳电极）、参比电极和计时电极放入电化学池中，确保其充分浸泡于电解液中。
2.建立电位扫描程序：选择适当的起始电位、终止电位和扫描速率。
起始电位为一般为较负值，终止电位为较正值。
扫描速率根据实验需求选择，通常为3-100mV/s。
3.进行循环伏安实验：在实验过程中，通常需要稳定电极电势一段时间，直到电流达到平衡。
然后开始正向扫描，直至到达终止电位。
接着进行反向扫描，回到起始电位。
整个循环过程称为一个循环。
4.记录电流-电势数据：记录正反向扫描过程中的电流与电势数据，通常以图形的形式记录，即伏安图。
按照实验需要的精度和时间，可以选择多次重复扫描，以提高实验结果的准确性。
三、应用1.电催化反应研究：循环伏安法可用于研究电催化剂的活性和稳定性，提供电催化反应的动力学和热力学参数。
通过优化电催化剂的结构和组成，可以提高电极催化剂的效能。
2.电极材料评估：通过对循环伏安曲线的分析，可以确定电极材料的氧化还原能力和稳定性。
物理化学实验报告可逆体系的循环伏安研究自动保存的
物理化学试验汇报可逆体系旳循环伏安研究1.试验目旳（1）掌握循环伏安法研究电极过程旳基本原理。
（2）学习使用CHI660电化学综合分析仪。
（3）测定K3Fe(CN)6体系在不一样扫描速率时旳循环伏安图。
2.试验原理（1）循环伏安法概述:循环伏安法（Cyclic Voltammetry）旳基本原理是：根据研究体系旳性质, 选择电位扫描范围和扫描速率, 从选定旳起始电位开始扫描后, 研究电极旳电位按指定旳方向和速率随时间线性变化, 完毕所确定旳电位扫描范围抵达终止电位后, 会自动以同样旳扫描速率返回到起始电位。
在电位进行扫描旳同步, 同步测量研究电极旳电流响应, 所获得旳电流－电位曲线称为循环伏安曲线或循环伏安扫描图。
通过对循环伏安扫描图进行定性和定量分析, 可以确定电极上进行旳电极过程旳热力学可逆程度、得失电子数、与否伴随耦合化学反应及电极过程动力学参数, 从而确定或推断电极上所进行旳电化学过程旳机理。
（2）循环伏安扫描图:循环伏安法研究体系是由工作电极、参比电极、辅助电极构成旳三电极系统, 工作电极和参比电极构成电位测量, 工作电极和辅助电极构成旳回路测量电流。
工作电极可选用固态或液态电极, 如: 铂、金、玻璃石墨电极或悬汞、汞膜电极。
常用旳参比电极有: 饱和甘汞电极（SCE）、银－氯化银电极, 因此, 循环伏安曲线中旳电位值都是相对于参比电极而言。
辅助电极可选用固态旳惰性电极, 如: 铂丝或铂片电极、玻碳电极等。
电解池中旳电解液包括: 氧化还原体系（常用旳浓度范围: mmol／L）、支持电解质（浓度范围: mol／L）。
循环伏安测定措施是: 将CHI660电化学综合分析仪与研究体系连接, 选定电位扫描范围E1～E2和扫描速率υ, 从起始电位E1开始扫描, 电位按选定旳扫描速率呈线性变化从E1抵达E2, 然后持续反方向再扫描从E2回到E1, 如图C17.1所示, 电位随时间旳变化展现旳是等腰三角波信号。
循环伏安法测定银在氢氧化钾溶液中的电化学反应实验结论
循环伏安法测定银在氢氧化钾溶液中的电化学反应实验
结论
本次实验使用循环伏安法对银在氢氧化钾溶液中的电化学反应进行了测试。
通过实验的结果，我们可以得出以下结论：
1.银在氢氧化钾溶液中可以发生氧化反应。
在循环伏安曲线中，出现了一条峰，可以确定该峰是银离子氧化过程的峰。
根据扫描方向的不同，峰的位置也会有所变化。
2.银氧化反应的电位峰在正电位区，具体为0.2V~0.3V。
这说明银在氢氧化钾溶液中容易发生氧化反应，因此银电极的稳定性较差。
3.随着扫描速度的增加，银的氧化峰逐渐向正电位移动。
这是因为扫描速度增加，氧化反应的动力学速率也会增加，导致氧化峰位置的变化。
4.在循环伏安曲线中出现了还原峰，这表明银离子可以从氧化态还原为银金属。
还原峰的位置在负电位区，具体为-0.1V。
5.银还原反应的过程与氧化反应相反，同样会受扫描速度的影响。
总之，在氢氧化钾溶液中，我们可以利用循环伏安法来测试银的电位响应，从而确定银的电极活性和稳定性。
通过分析实验结果，我们可以更好地了解银在不同条件下的电化学行为，为其在实际应用中的应用提供参考。
循环伏安法原理及结果分析
循环伏安法原理及结果分析循环伏安法（Cyclic Voltammetry，CV）是一种常用的电化学分析技术，广泛应用于化学、生物、材料科学等领域。
它通过在电极上施加线性变化的电位扫描，测量电流随电位的变化，从而获取有关电化学反应的信息。
一、循环伏安法的原理循环伏安法的基本原理基于电化学中的氧化还原反应。
在实验中，工作电极、参比电极和对电极组成三电极体系。
工作电极是研究的对象，参比电极用于提供稳定的电位参考，对电极则用于完成电流回路。
电位扫描通常从起始电位开始，以一定的扫描速率向一个方向线性增加或减少，到达终止电位后，再反向扫描回到起始电位，从而形成一个循环。
在电位扫描过程中，电活性物质在电极表面发生氧化或还原反应，产生电流。
当电位逐渐增加时，电活性物质被氧化，电流逐渐增大；当电位达到物质的氧化峰电位时，电流达到最大值，随后随着电位的继续增加，电流逐渐减小。
反向扫描时，氧化产物被还原，产生还原电流，出现还原峰。
循环伏安曲线的形状和特征参数（如峰电位、峰电流等）与电活性物质的性质、浓度、电极反应的可逆性等因素密切相关。
二、循环伏安法的实验装置循环伏安法的实验装置主要包括电化学工作站、三电极体系、电解池和电解质溶液。
电化学工作站用于控制电位扫描和测量电流。
三电极体系中的工作电极通常根据研究对象选择，如铂电极、金电极、玻碳电极等；参比电极常见的有饱和甘汞电极、银/氯化银电极等；对电极一般为铂丝或铂片。
电解池用于容纳电解质溶液和电极，通常由玻璃或塑料制成。
电解质溶液的选择要根据研究的体系和目的确定，其浓度和组成会影响实验结果。
三、循环伏安曲线的特征典型的循环伏安曲线包括氧化峰和还原峰。
氧化峰电位和还原峰电位之间的差值（ΔEp）可以反映电极反应的可逆性。
对于可逆反应，ΔEp 较小，一般在 59/n mV（n 为电子转移数）左右；而不可逆反应的ΔEp 较大。
峰电流（Ip）与电活性物质的浓度成正比，通过测量峰电流可以定量分析物质的浓度。
电化学 循环伏安法
实验12 循环伏安法一、实验目的1．掌握循环伏安法的基本原理和测量技术。
2．通过对-46-36Fe(CN)Fe(CN)体系的循环伏安测量，了解如何根据峰电流、峰电势及峰电势差和扫描速度之间的函数关系来判断电极反应可逆性，以及求算有关的热力学参数和动力学参数。
二、实验原理通过恒电势仪，可使电极电势在一定范围内以恒定的变化速率扫描。
电势扫描讯号如图1a 所示的对称三角波。
电极电势从起始电势i ϕ变化至某一电势r ϕ，再按相同速率从r ϕ变化至i ϕ，如此循环变化，同时记录相应的响应电流，称为“循环伏安扫描法”。
有时也采用单向一次扫描讯号（从i ϕ到r ϕ）而得到单程扫描曲线称为“线性扫描伏安法”。
若电极反应为O ＋e ⇔R ，反应前溶液中只含有反应粒子O 、且O 、R 在溶液均可溶，控制扫描起始电势从比体系标准平衡电势0平ϕ正得多的起始电势i ϕ处开始作正向电势扫描，电流响应曲线则如图1b 所示。
开始时电极上只有不大的非法拉第电流（双层电容充电电流）通过。
当电极电势逐渐负移到0平ϕ附近时，O 开始在电极上还原，并有法拉第电流通过。
由于电势越来越负，电极表面反应物O 的浓度必然逐渐下降，因此向电极表面的流量和电流就增加。
当O 的表面浓度下降到近于零，其向表面的物质传递达到一个最大速度，电流也增加到最大值。
即在图中出现峰值电流I pc ，然后由于O 的贫化效应使电流逐渐下降。
当电势达到r ϕ后，又改为反向扫描。
首先是O 的浓度极化进一步发展和还原电流进一步下降。
随着电极电势逐渐变正，电极附近可氧化的R 粒子的浓度较大，在电势接近并通过0平ϕ时，表面上的电化学平衡应当向着越来越有利于生成R 的方向发展。
于是R 开始被氧化，并且电流不断增大直到达到峰值氧化电流I pa ，随后又由于R 的显著消耗而引起电流衰降。
如图1b 所示的整个曲线称为“循环伏安曲线”。
由上可见，循环伏安法实验十分简单，但却能较快地观测到较宽电势范围内发生的电极过程。
电位阶跃伏安
电位阶跃伏安简介伏安行为是电化学家用来研究电极机理的技术之一，它有大量不同形式。
*电位阶跃*线性扫描*循环伏安*交流伏安这些情况下的每个方法都是在电极上施加一个或一系列电压，并监视相应的电流。
在这一节，我们将研究电位阶跃伏安，其它形式将在单独章节描述。
试验电解池现在我们将注意静止溶液中的伏安。
下图表示一个电解池的示意图，一个工作电极被连接到外电路。
为了我们的目的，现在将不去关心电路的其它部分。
显然，必须有一个以上电极，电流才能流动。
但是如我们将要看到的，只有所谓的工作电极才控制电解池中的电流流动。
下面是电极测量需要的基本元素：*电极：通常由惰性金属制造（如金或铂）*溶剂：通常具有高的介电常数（如水或乙腈）以使电解质溶解，辅助电流通过。
* 背景电解液：这是一种电化学惰性盐（如NaCl或高氯酸四丁胺，TBAP等），通常加入高浓度，以允许电流流过。
* 反应物：通常浓度较低-10-3 M。
电位阶跃伏安在电位阶跃测量中，施加电压瞬时从一个电压值V1跳跃到另一个电压值V2。
产生的电流然后作为时间的函数测量。
如果我们考虑反应：通常设置电压时，在V1上(Fe3+)的还原从热力学角度是不合适的。
第二个电位值(V2)的选择使得靠近电极表面的任何(Fe3+)都转化为产物(Fe2+ )。
在这些条件下，电流响应如下图所示：电流在电压变化后立即上升，然后开始作为时间的函数而下降。
这是因为电压阶跃之前瞬间，电极表面完全被反应物覆盖，下面的溶液具有恒定成分：阶跃之前的浓度阶跃后短时间后的浓度阶跃后1秒的浓度阶跃后10秒的浓度一旦阶跃发生，反应物(Fe3+)被转化为产物(Fe2+)，一个大电流开始流动。
但是现在，为了反应能够继续，我们需要补充新鲜反应物到电极表面。
这在静止溶液中通过扩散而发生。
如我们在前面一节注意到的，扩散速度被浓度梯度控制。
因此表面新鲜反应物(Fe3+)的供应（和因此的电流流动）由扩散流量而决定。
在短时间，(Fe3+)的扩散流量高，因为电解液内部与表面的浓度变化在一个很短的距离发生。
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实验报告电化学循环伏安和电位阶跃技术研究金属电结
晶
引言
电化学循环伏安和电位阶跃技术是研究电化学反应和电化学材料特性
的重要方法。本实验使用这两种技术来研究金属电结晶。电结晶是指在电
解质溶液中通过电化学方法将金属以晶体形式析出。金属电结晶具有广泛
的应用领域，包括材料制备、电化学传感器等。通过本实验的研究，我们
旨在了解金属电结晶的电化学行为和影响因素。
实验材料和仪器
1.电化学工作站
2.三电极电化学池
3.电化学循环伏安仪
4.电化学电位阶跃仪
5.电化学容量测试仪
6.电解质溶液
7.实验所需的金属电极
实验步骤
1.实验准备
a.准备电化学池：在电化学池中放入工作电极、反应电极和参比电极，
用导线将它们与电化学工作站相连。
b.准备电解质溶液：按照实验要求配制所需的电解质溶液，并加入适
量的辅助电解质。
c.启动电化学工作站：打开电化学循环伏安仪和电化学电位阶跃仪，
启动工作站。
2.电化学循环伏安研究
a.初始化实验：将工作电极的电位设置为溶液中金属的初始电位，并
保持一段时间，使系统达到稳定。
b.进行电化学循环：通过改变工作电极的电位，在一定电流范围内进
行循环伏安测试。记录循环伏安曲线，并分析曲线上的峰值位置和形态。
3.电位阶跃技术研究
a.初始化实验：将工作电极的电位设置为溶液中金属的初始电位，并
保持一段时间，使系统达到稳定。
b.进行电位阶跃测试：通过改变工作电极的电位，将其快速扫描到一
个远大于或远小于初始电位的数值，并记录电流的变化。根据电流的变化
情况分析电解质中金属的电结晶特性。
实验结果和讨论
通过电化学循环伏安研究，我们观察到了明显的峰值，这些峰值代表
了金属电结晶的过程。峰值的位置和形状可以提供关于电结晶过程的信息，
比如结晶速率和结晶类型。通过分析循环伏安曲线，我们可以估计金属的
电结晶速率，并比较不同条件下的电结晶特性。
通过电位阶跃技术研究，我们观察到了电流的突变现象。这可以用来
判断金属电结晶的起始和结束时刻。在起始时刻，金属开始析出，电流突
然增加；在结束时刻，金属的析出停止，电流突然减小。通过分析电流变
化曲线，我们可以了解金属电结晶的影响因素，如温度、电解质浓度等。
结论
通过电化学循环伏安和电位阶跃技术，我们成功研究了金属的电结晶
行为。循环伏安曲线和电流突变曲线提供了关于金属电结晶过程的重要信
息，包括电结晶速率、结晶类型和起止时刻等。电化学循环伏安和电位阶
跃技术为研究金属电结晶提供了有效的工具，有助于深入理解电结晶过程
及其调控。在金属电结晶的应用领域，这些研究成果对材料制备、电化学
传感器等具有重要意义。