一、循环伏安法(Cyclic Voltammetry)
一种常用的电化学研究方法。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，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势
曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观
察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。对于一个新的电化学体系，首选的
研究方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图”。本法除了使用汞电极外，还可以
用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。
1．基本原理
如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果
前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位
向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描，
完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流—电压曲线称为循环伏安图。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。循环伏安
法中电压扫描速度可从每秒种数毫伏到1伏。工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等
固体电极。
2．循环伏安法的应用
循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程
动力学参数的研究。但该法很少用于定量分析。
（1）电极可逆性的判断循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此从
所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应
的可逆程度。若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称。
（2）电极反应机理的判断循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学—化学耦联反应等,对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用。
3、循环伏安法的用途
(1)、判断电极表面微观反应过程
(2)、判断电极反应的可逆性
(3)、作为无机制备反应“摸条件”的手段
(4)、为有机合成“摸条件”
(5)、前置化学反应（CE）的循环伏安特征
(6)、后置化学反应（EC）的循环伏安特征
(7)、催化反应的循环伏安特征
二、循环伏安法相关问题：
1、利用循环伏安确定反应是否为可逆反应(一般这两个条件即可)
①.氧化峰电流与还原峰电流之比的绝对值等于1.
[有时对同一体系，扫描速率不同也会在一定程度上影响其可逆性的一般而言，扫描速
度对峰电位没有影响，但扫描速率越大其电化学反应电流也就越大.]
②.氧化峰与还原峰电位差约为59/n mV, n为电子转移量(温度一般是293K).
[但是一般我们实验时候不是在这个温度下，因此用这个算是有误差的，一般保证其值在100mv以下都算合理的误差.]
2、判断扩散反应或者是吸附反应：
改变扫描速率，看峰电流是与扫描速率还是它的二次方根成正比。
a.若是与扫描速率成线性关系,就是表面控制.
b. 若是与二次方根成线性关系, 就是扩散控制.
3、循环伏安曲线中氧化峰与还原峰的确定
还原峰：阴极反应的电流是阴极电流，对应的峰为还原峰，峰电位越正，峰电流越大，
越容易还原；
氧化峰：阳极反应的电流是阳极电流，对应的峰为氧化峰，峰电位越负，峰电流越大，
越容易氧化。
①、从电位上可以判断，对于同一氧化还原电对，通常氧化峰位于还原峰较正的位置上，也就说，峰电位较正的峰是氧化峰，峰电位较负的峰是还原峰，这是极化造成的结果。
②、看扫描方向：循环伏安法参数设置中有一项起始扫描极性（negtive 还是positive）：正扫（从低电压向高电压扫描）是指从负电位到正电位，扫出的峰就是氧化峰；负扫（从高
电压向低电压扫描）是指从正电位到负电位，说明外加电路给电极上加电子，溶液中易发生
还原反应的离子(例如：三价铁离子) 向电极靠近，得到电子，从而发生还原反应，所以扫出
的峰就是还原峰。所以电位越负的话，说明还原性越强，所以扫出的峰就是还原峰。
[正向扫描是从电极上抽提电子的过程，而负向扫描则是给电极注入电子的过程，因此，
正扫是溶液中的离子在电极表面失去电子而被氧化，负扫是离子到电极表面得到电子而被还原，由此出现的峰分别为氧化峰和还原峰。]
③、失电子导致电流的产生。我们定义电流方向时是与电子传导方向相反，但是电流方
向必然和电子传导方向有对应关系。而负电流和正电流则代表两个不同的电流方向。当发生
正负电流转变时，必然是电子传导方向发生了转变。电子传导方向发生改变，必然是电化学
发生了氧化与还原反应的转变。所以说，电流方向的改变才是电化学反应方向的转变。
④、所谓氧化还原指的是工作电极上的物质的得电子或者失去电子，得与失关键看电极上的物质。氧化还原都是相对于工作电极讲的。在电极上的物质的氧化还原不是说电压低就
是还原，而是要看物质的状态。
电压与物质的状态有一个对应的关系。从负的电压向正扫时，物质会逐渐氧化，而不
是因为电压还是处于低的就是还原。在同一电压向正扫和向负扫将分别是氧化和还原，不是
看电压高低来决定是氧化还是还原
比如电解水就符合无论正扫还是反扫都一样，还有就是燃料电池催化剂，因为电极不参与反应，而反应物在电解液中，产物变成气态跑掉，也就是不可逆反应。而人家讲的是完全
可逆反应，也就是没有滞后效应，当然扫描方向一反就从还原变氧化了。
举例：(小木虫上的问题)
碱性环境下氢电极来说，当扫描电压从-0.8向更负的方向扫描时阴极上一直发生还原
反应，假设扫描中在-1.2电位出出现峰值，在-1.5处开始反向扫描，个人认为在反向扫描中电极上还是发生还原过程，怎么会像所有书上说的发生氧化过程呢？，难道反向扫描时整个阴
极阳极电位也发生了交换？
解释：得失电子和你所在电位没有直接关系。扫描方向一个重要的基本概念是给电子
还是夺电子。简单的说，向正电位方向扫描时，工作电极是失去电子。这个失去是强迫性的。是外在电路强加的电流方向。也就是工作电极连接的是电源正极。这里还有个概念就是阴阳
极和正负极的问题。只要是失去电子就是阳极，在电解池是正极，在电池放电时负极。正扫
描对于工作电极就是正极，发生阳极反应。被氧化。负向扫描，外在电路强制换向，是负极，供给电子，阴极反应。因而在阴极是得到电子的。和你所在电势无关。
解释例子：负向扫描，工作电极得到电子，因而电极附近的质子得到电子，发生还原
反应，生成氢气析出。由于碱性水溶液，水是大量的，因而析氢的峰只会持续增大而不会减小，没有贫化效应，因而不会出完整的峰。
当你换向时，电极夺电子，此时若静置，电位会想正向，即平衡电位移动。这个电位
移动开始很快，后面变小。比如阶跃到某电位，一断电。电流会迅速减小，衰减规律有公式，自己看吧。但循环伏安扫描的扫速如果慢于静置时电位的移动速度。那么可想而知恒电位的
器件会自动变换电流的大小和方向以控制电位。所以在-1.2v你反向切换时，是否发生氧化
或者还原反应完全看你的扫速和静置时电位移动速度的差值。然而一旦有氧化反应发生，比
如吸附氢气的氧化必然会发生氧化反应。而且必然电流的正负也发生逆转。而反向后到这个
氧化峰出现之间的，比如在-1.2v到0.8之间电流绝对值的逐渐变小，对你的研究无任何参
考价值。这才是不纠结于此段电位到底是氧化反应还是还原反应的原因。如果你确切就是想
知道，那你极化到-1.2以后，测一个极化电压的时间变化曲线。再和你扫速做对比即可知道。
三、循环伏安测试的原理：
CV方法是将循环变化的电压施加于工作电极和参比电极之间，记录工作电极上得到的电流与施加的电压之间的关系曲线。这种方法也常被称为三角波线性电位扫描方法。当工作电
极被施加的扫描电压激发时，其上将产生响应电流。以该电流对电位作图，称为循环伏安图。
①、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(φΘ)正得多的起始电势(φi)处开始势作正向电扫描，
电流响应曲线则如附图所示。
②、当电极电势逐渐负移到(φ0
)附近时，O开始在电极上还原，并有法拉第电流通过。
平
由于电势越来越负，电极表面反应物O的浓度逐渐下降，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，电流也增加到最大值Ipc，然后电流逐渐下降。当电势
达到(φr)后，又改为反向扫描。
③、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(φ0平)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，并且电流增大到峰值氧化电流I pa，随后又由于R的显著消耗而引起电流衰降。整个曲线称为“循环伏安曲线”。
典型的循环伏安图如下图所示
该图是在1.0 mol/L KNO3电解质溶液中，6x10-3 mol/L K3Fe(CN)6在Pt工作电极上的反应
所得到的结果。扫描速度: 50 mV/s-1，铂电极面积: 2.54 mm2。
由图可见，起始电位Ei为＋0.8 V (a点), 电位比较正的目的是为了避免电极接通后
Fe(CN)63－发生电解。然后沿负的电位扫描，如箭头所指方向，当电位至Fe(CN)63－可以还原时，即析出电位，将产生阴极电流（b点）。其电极反应为：
FeⅢ(CN)63－ + e-→ FeⅡ(CN)64－
随着电位的变负，阴极电流迅速增加（b→d）,直至电极表面的FeⅢ(CN)63－浓度趋近于零，电流在d点达到最高峰。然后电流迅速衰减（d→g）, 这是因为电极表面附近溶液中的
Fe(CN)63－几乎全部电解转变为Fe(CN)64－而耗尽，即所谓的贫乏效应。当电压扫描至－0.15 V （f点）处，虽然已经转向开始阳极化扫描，但这时的电极电位仍然相当的负，扩散至电极表面的Fe(CN)63－仍然在不断还原，故仍呈现阴极电流，而不是阳极电流。当电极电位继续正向
变化至Fe(CN)64－的析出电位时，聚集在电极表面附近的还原产物Fe(CN)64－被氧化，其反应为：
Fe(CN)64－－ e-→ Fe(CN)63－
这时产生阳极电流（i→k）。阳极电流随着扫描电位正移迅速增加，当电极表面的
Fe(CN)64－浓度趋于零时，阳极化电流达到峰值（j）。扫描电位继续正移，电极表面附近的
Fe(CN)64－耗尽，阳极电流衰减至最小（k点）。当电位扫描至0.8 V时，完成第一次循环，获得了循环伏安图。
简言之，在正向扫描（电位变负）时，Fe(CN)63－在电极上还原产生阴极电流而指示电极
表面附近它的浓度变化的信息。在反向扫描（电位变正）时，产生的Fe(CN)64－重新氧化产生
阳极电流而指示它是否存在和变化。因此，CV法能迅速提供电活性物质电极反应过程的可逆性，化学反应历程、电极表面吸附等许多信息。
循环伏安图中可以得到的几个重要参数是：阳极峰电流（i pa）,阴极峰电流（i pc）,阳极峰电位（E pa）和阴极峰电位（E pc）。
测量确定i p的方法是：沿基线作切线外推至峰下，从峰顶作垂线至切线，其间高度即为i p。E p可直接从横轴与峰顶对应处二读取。
对可逆氧化还原电对的式量电位Eθ与E pa和E pc的关系可表示为:
Eθ = (E pa - E pc) / 2 （1）
而两峰间的电位差为：
?E p = E pa– E pc≈ 0.056 / 2 （2）
对于铁氰化钾电对，其反应为单电子过程，可从实验中测出?Ep并与理论值比较。
对可逆体系的正向峰电流，由Randles-Savcik方程可表示为：
ip = 2.69 x 105 n3/2AD1/2v1/2 c （3）
其中：ip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）。
由上式，ip与v1/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意义。在可逆电极反应过程中， ipa / ipc ≈ 1 （4）
对一个简单的电极反应过程，式（2）和式（4）是判断电极反应是否可逆体系的重要依据。
四、循环伏安法扫描
（1）打开CHI660B电化学工作站和计算机的电源预热10min；
（2）将三电极分别插入电极夹的三个小孔中，使电极浸入电解质溶液中。将CHI工作站的绿色(或黑色)夹头夹Pt盘电极，红色夹头夹Pt丝电极，白色夹头夹参比电极。
（3）点击“T”（Technique）选中对话框中“Cyclic Voltammetry”实验技术，点击“OK”。点击“?”（parameters）选择参数，“Init E”为0.5V，“High E”为0.5V，“Low E”为-0.1V，“Initial Scan”为Negative，“Sensitivity”在扫描速度大于10mV时选5×10-5，点击“OK”。点击“?”开始实验
（4）分别以5mV?s-1、10mV?s-1、20 mV?s-1、50 mV?s-1、80 mV?s-1、100 mV?s-1的扫描速率对5mmol?L-1K3Fe(CN)6＋0.5 mol?L-1KCl体系进行循环伏安实验，求出Δ?p、I pc、I pa，了解I pc、I pa、Δ?p与扫描速率的关系。
（5）以10mV?s-1的扫描速率分别对20mmol?L-1、10mmol?L-1、5mmol?L-1、2mmol?L-1、1mmol?L-1的K3Fe(CN)6溶液进行循环伏安扫描，了解I pc、I pa、Δ p与浓度的关系。
（6）实验完毕，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭干净。
注意事项
1、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。
2、为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。
3、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1-2 min再扫描。
4、电极接线不能错误，避免电极夹头互碰导致仪器短路。
五、循环伏安法如何设置参数
分别是起始电势，最高电势，最低电势，最终电势，起始扫描（正极或负极），扫描速率，扫描圈数，采样间隔，静置时间和灵敏度。
起始电势可以设为开路电压，点击窗口，在control下拉菜单下，选择Open circuit Potential 就可以得到（开路电压每次查看都不同），若设为开路电位，则电流是从零开始增
加的。此时的电压值便是初始电位。
起始电势也可以是最高也可以是最低电位也可位于这两个电位之间。
起始电势和最终电势要么都和高电势一致，要么都和低电势一致，这样才能出现闭合的CV
最高电位和最低电位是你所测试体系的扫描范围（根据体系发生氧化还原反应的区间），要根据你的样品来决定，你可以先把范围设大点，再根据结果来调整。[ lnitE与lowE设置为
同一电位]。
扫描速度一般定在0.1就可以(视情况而定)，灵敏度选第三个或者第四个，灵敏度设置大一些，但不要选太高了,如果过小，会造成电流过载（overload）。
扫描圈数一般设置为偶数。
参数设定如下：(仅供参考)
初始电位(Init E)——设为所测得的开路电位；
最高电位（High E）—即为开路电位；
最低电位（Low E）—比起始电位低0.5V；
终止电位(Final E)——系统给定；
扫描速率(Scan Rate)——设为0.01 V/S；
采样间隔(Sample Interval)——设为0.001 V/S；
初始电位下的极化时间或为停止时间(Quiet Time)——设为2S；
电流灵敏度(Sensitivity)——设为0.001 （按照合适的进行设置）。
循环伏安法原理及结果 分析 Revised as of 23 November 2020
循环伏安法原理及应用小结 1 电化学原理 电解池 电解池是将电能转化为化学能的一个装置，由外加电源，电解质溶液，阴阳电极构成。 阴极：与电源负极相连的电极（得电子，发生还原反应） 阳极：与电源正极相连的电极（失电子，发生氧化反应） 电解池中，电流由阳极流向阴极。 循环伏安法 1）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(φ平)正得多的起始电势(φi)处开始势作正向电扫描，电流响应曲线则如图0所示。 图0 CV扫描电流响应曲线 2）当电极电势逐渐负移到(φ平)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，电流也增加到最大值Ipc，然后电流逐渐下降。当电势达到(φr)后，又改为反向扫描。 3）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(φ平)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，并且电流增大到峰值氧化电流Ipa，随后又由于R的显着消耗而引起电流衰降。整个曲线称为“循环伏安曲线”
经典三电极体系 经典三电极体系由工作电极（WE）、对电极（CE）、参比电极（RE）组成。在电化学测试过程中，始终以工作电极为研究电极。 其电路原理如图1，附CV图（图2）：扫描范围，扫描速度50mV/S，起始电位0V。 图1 原理图图2 CBZ的循环伏安扫描图图2所示CV扫描结果为研究电极上产生的电流随电位变化情况图。 1）横坐标Potential applied（电位）为图1中电压表所测，即 Potential applied=P(WE)-P(RE) 所有的电位数值都是相对于氢离子的电位值，规定在标准情况下，氢离子的电位为0。当恒电位仪向工作电极提供负的电位时，其电源连接情况如图1所示，即工作电极与电源的负极相连，作为阴极工作发生还原反应；反之则作为阳极发生氧化反应。 图3 恒电位仪电路图 图3所示为恒电位仪电路图，我没看明白，请翟老师帮我看看。 2）纵坐标所示电流为工作电极上通过的电流，电流为正（流出电极表面）则有电子流入电极CBZ失电子发生氧化反应；电流为负则电子流出电极，CBZ得电子发生还原反应。 2 电化学工作站操作 工作电极在测试之前应先用较大扫速扫描以活化电极，否则可能出现扫描曲线持续波动的现象； 3 数据挖掘
循环伏安法原理及应用小结 1 电化学原理 1.1 电解池 电解池是将电能转化为化学能的一个装置，由外加电源，电解质溶液，阴阳电极构成。 阴极：与电源负极相连的电极（得电子，发生还原反应） 阳极：与电源正极相连的电极（失电子，发生氧化反应） 电解池中，电流由阳极流向阴极。 1.2 循环伏安法 1）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(φ平)正得多的起始电势(φi)处开始势作正向电扫描，电流响应曲线则如图0所示。 图0 CV扫描电流响应曲线 2）当电极电势逐渐负移到(φ平)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，电流也增加到最大值Ipc，然后电流逐渐下降。当电势达到(φr)后，又改为反向扫描。 3）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(φ平)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，并且电流增大到峰值氧化电流Ipa，随后又由于R的显著消耗而引起电流衰降。整个曲线称为“循环伏安曲线” 1.3 经典三电极体系 经典三电极体系由工作电极（WE）、对电极（CE）、参比电极（RE）组成。在电化学测试过程中，始终以工作电极为研究电极。 其电路原理如图1，附CV图（图2）：扫描范围-0.25-1V，扫描速度50mV/S，起始电位0V。
图1 原理图图2 CBZ的循环伏安扫描图 图2所示CV扫描结果为研究电极上产生的电流随电位变化情况图。 1）横坐标Potential applied（电位）为图1中电压表所测，即 Potential applied=P(WE)-P(RE) 所有的电位数值都是相对于氢离子的电位值，规定在标准情况下，氢离子的电位为0。当恒电位仪向工作电极提供负的电位时，其电源连接情况如图1所示，即工作电极与电源的负极相连，作为阴极工作发生还原反应；反之则作为阳极发生氧化反应。 图3 恒电位仪电路图 图3所示为恒电位仪电路图，我没看明白，请翟老师帮我看看。 2）纵坐标所示电流为工作电极上通过的电流，电流为正（流出电极表面）则有电子流入电极CBZ失电子发生氧化反应；电流为负则电子流出电极，CBZ得电子发生还原反应。 2 电化学工作站操作 工作电极在测试之前应先用较大扫速扫描以活化电极，否则可能出现扫描曲
实验十循环伏安法分析 一、实验目的 1.仔细阅读理解本讲义和相关资料，掌握循环伏安法的基本原理。 2.熟练使用循环伏安法分析的实验技术。 二、实验原理 循环伏安法（Cyclic Voltammetry, 简称CV）往往是首选的电化学分析测试技术，非常重要，已被广泛地应用于化学、生命科学、能源科学、材料科学和环境科学等领域中相关体系的测试表征。 现代电化学仪器均使用计算机控制仪器和处理数据。CV测试比较简便，所获信息量大。采用三电极系统的常规CV实验中，工作电极（The Working Electrode, 简称WE）相对于参比电极（the Reference Electrode，简称RE）的电位在设定的电位区间内随时间进行循环的线
表1. 图1的实验条件和一些重要解释
零，所以RE的电位在CV实验中几乎不变，因此RE是实验中WE电位测控过程中的稳定参比。若忽略流过RE上的微弱电流，则实验体系的电解电流全部流过由WE和对电极（The Counter Electrode，简称CE）组成的串联回路。WE和CE间的电位差可能很大，以保证能成功地施加上所设定的WE电位（相对于RE）。CE也常称为辅助电极（The Auxiliary Electrode, 简称AE）。 分析CV实验所得到的电流-电位曲线（伏安曲线）可以获得溶液中或固定在电极表面的组分的氧化和还原信息，电极|溶液界面上电子转移（电极反应）的热力学和动力学信息，和电极反应所伴随的溶液中或电极表面组分的化学反应的热力学和动力学信息。与只进行电位单向扫描（电位正扫或负扫）的线性扫描伏安法（Linear Scan Voltammetry，简称LSV）相比，循环伏安法是一种控制电位的电位反向扫描技术，所以，只需要做1个循环伏安实验，就可既对溶液中或电极表面组分电对的氧化反应进行测试和研究，又可测试和研究其还原反应。 循环伏安法也可以进行多达100圈以上的反复多圈电位扫描。多圈电位扫描的循环伏安实验常可用于电化学合成导电高分子。 图1为3 mmol L-1 K4Fe(CN)6 + 0.5 mol L-1 Na2SO4水溶液中金电极上的CV实验结果。实验条件和一些重要的解释列于表1中。 三、仪器和试剂 仪器：CHI400电化学工作站 磁力搅拌器 铂片工作电极 铅笔芯对电极 KCl饱和甘汞电极 试剂：K3Fe(CN)6（分析纯或优级纯） KNO3（分析纯或优级纯） 溶液及其浓度：1.0 mol L-1 KNO3水溶液。实验中每组学员使用30.0 mL。 0.100 mol L-1 K3Fe(CN)6水溶液储备液。实验中每组学员使用100 L微量注射 器依次注射适量体积的0.100 mol L-1 K3Fe(CN)6水溶液到30 mL的1.0 mol L-1 KNO3水溶液中，详见如下4.3.节。
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
一、循环伏安法(Cyclic Voltammetry) 一种常用的电化学研究方法。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，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观 察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。对于一个新的电化学体系，首选的 研究方法往往就是循环伏安法，可称之为“电化学的谱图”。本法除了使用汞电极外，还可以 用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。 1．基本原理 如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果 前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位 向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描， 完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流—电压曲线称为循环伏安图。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。循环伏安 法中电压扫描速度可从每秒种数毫伏到1伏。工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等 固体电极。 2．循环伏安法的应用 循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极 过程动力学参数的研究。但该法很少用于定量分析。 （1）电极可逆性的判断循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此从所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反 应的可逆程度。若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称。（2）电极反应机理的判断循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学—化学耦联反应等,对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用。 3、循环伏安法的用途 (1)、判断电极表面微观反应过程 (2)、判断电极反应的可逆性 (3)、作为无机制备反应“摸条件”的手段 (4)、为有机合成“摸条件” (5)、前置化学反应（CE）的循环伏安特征
循环伏安法原理 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢循环伏安法定义+原理+参数设置 一、循环伏安法(Cyclic V oltammetry) 一种常用的电化学研究方法。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，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。对于一个新的电化学体系，首选的研究方法往往就是循环伏安法，可称之为―电化学的谱图‖。本法除了使用汞电极外，还可以用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。 1．基本原理
如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流—电压曲线称为循环伏安图。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。循环伏安法中电压扫描速度可从每秒种数毫伏到1伏。工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等固体电极。 2．循环伏安法的应用 循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。但该法很少用于定量分析。 电极可逆性的判断循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方
实验二十二循环伏安法判断铁氰化钾的电极反应过程 一、实验目的 1．学会使用电化学工作站进行循环伏安法的测定。 2．掌握循环伏安法的基本原理及其电极动力学过程的规律。 3．了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。 二、实验原理 1．循环伏安法 循环伏安法是在电极上施加一个线性扫描电压，当到达某设定的终止电位后，再反向回扫至某设定的起始电压。进行正向扫描时若溶液中存在氧化态O，电极上将发生还原反应： O ＋ ne- R 反向回扫时，电极上的还原态R将发生氧化反应： R O ＋ ne- 图6 循环伏安法的典型激发信号 三角波电位，转换电位为 V 和－ V（） 2．测量原理 循环伏安图见图7。 峰电流可表示为： i p＝×105×n3/2v1/2D1/2A c 其中：i p为峰电流（A，安培）；n为电子转移数；D为扩散系数（cm2·s-1）；v为电压扫描速度（V·s-1）；A为电极面积（cm2）；c为被测物质浓度（mol·L-1）。
图7 循环伏安图 从循环伏安图可获得氧化峰电流i pa 与还原峰电流i pc ，氧化峰电位E pa 与还原峰电位E p c 。 对于可逆体系，氧化峰电流i pa 与还原峰电流i pc 绝对值的比值 i pa / i pc ＝1 氧化峰电位E pa 与还原峰电位E pc 电位差： △E ＝E pa － E pc ＝ RT nF ≈ 0.056n （V ） （T = 298 K ） 条件电位E o ′ ： E o ′＝ 2pa pc E E + 铁氰化钾离子[Fe(CN)6]3-–亚铁氰化钾离子[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- E o ＝ V （vs ．SCE ） 电极电位与电极表面活度的Nernst 方程式为： E ＝ E o ′＋RT nF ln o R c c ?? ??? 在一定扫描速率下，从起始电位（－ V ）正向扫描到转折电位（＋ V ）期间，溶液中 [Fe(CN)6]4-被氧化生成 [Fe(CN)6]3- ，产生氧化电流；当负向扫描从转折电位（＋ V ）变到原起始电位（－ V ）期间，在指示电极表面生成的 [Fe(CN)6]3- 被还原成 [Fe(CN)6]4-，产生还原电流。为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。在 mol·L -1 KNO 3溶液中 [Fe(CN)6]3- 的扩散系数为×10-5 cm 2·s -1；电子转移速率大，为可逆体系（ mol·L -1 KNO 3溶液中，25 ℃时，标准反应速率常数为×10-2 cm·s -1）。