实验 循环伏安法
- 格式：doc
- 大小：103.50 KB
- 文档页数：4
循环伏安法
实验十一 铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原
一、实验目的
1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理
2、熟悉伏安法测定的实验技术
3、学习固体电极表面的处理方法
二、实验原理
循环伏安法(CV)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电压的关系曲线。
循环伏安法的典型激发信号
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，以电流对电位作图，称为循环伏安图。典型的循环伏安图如下：
从循环伏安图中可得到几个重要的参数：阳极峰电流（ipa)、阳极峰（Epa）、阴极峰电流（ ipc）、阴极峰电位（Epc） 扫描电压(V)
时间/s 对可逆氧化还原电对的式量电位Eθ’与Epc和Epa的关系为：
（1）
而两峰之间的电位差值为：
（2）
对铁氰化钾电对，其反应为单电子过程，ΔEp是多少？从实验求出来与理论值比较。对可逆体系的正向峰电流，由Randles–Savcik方程可表示为：
ip = 2.69×105n3/2AD1/2υ1/2c (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)，υ为扫描速度（V / s）， c为浓度(mol/L)。
根据上式，ip 与υ1/2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，
（4）
对一个简单的电极反应过程，式(2)和式(4)是判别电极反应是否可逆体系的重要依据。
三、仪器与试剂
仪器 LK2005A电化学工作站（天津市兰力科公司）；三电极系统：玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl电极（或饱和甘汞电极）为参比电极，铂电极为对极(铂丝、铂片、铂柱电极均可)；
试剂 1.0x10-3mol/L K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液（含0.2mol/L KNO3）。
四、实验步骤
1、选择仪器实验方法：电位扫描技术——循环伏安法。
2、参数设置：初始电位：0.60V；开关电位1：0.60V；开关电位2：-0.20V；等待时间:3-5s；扫描速度：根据实验需要设定；循环次数：2-3次；灵敏度选择：10µA；滤波参数：50Hz；放大倍数：1.
3、操作步骤：
ⅰ.以1.0x10-3mol/L K3[Fe(CN)6]溶液为实验溶液。分别设扫描速度为0.02，0.05，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50和0.60V/s，记录扫描伏安图，并将实验结果填入下表（表1）：
表1 线性扫描伏安法实验结果 '2papcEEE扫描速度（V/s） 0.02 0.05 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
峰电流（ip）
峰电位（Ep）
ⅱ.配置系列浓度的K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液（含0.2mol/L KNO3）：
1.0x10-3，2.0 x10-3，4.0 x10-3，6.0 x10-3，8.0 x10-3，1.0 x10-2mol/L固定扫描速度为0.10V/s，记录各个溶液的扫描伏安图。将实验结果填入下表（表2）：
表2 不同浓度溶液的峰电流
浓度(mol/L) 1.0x10-3 2.0 x10-3 4.0 x10-3 6.0 x10-3 8.0 x10-3 1.0 x10-2
峰电流(ip)
ⅲ 以1.0x10-3mol/L K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液为实验溶液，改变扫描速度，将实验结果填入下表（表3）：
表3 不同扫速下的峰电流之比和峰电位之差
扫描速度（V/s） 0.02 0.05 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
峰电流之比（︱iPc/iPa︱）
峰电位之差（ΔEp）
五、数据处理：
1、将表1中的峰电流对扫描速度v的1/2次方作图（ip-v1/2）得到一条直线，说明什么问题？
2、将表1中的峰电位对扫描速度作图（Ep-v），并根据曲线解释电极过程。
3、将表2中的峰电流对浓度作图（ip-C），将得到一条直线。试解释之。
4、表3中的峰电流之比值几乎不随扫描速度的变化而变化，并且接近于1，为什么？
5、以表3中的峰电位之差值对扫描速度作图（ΔEp-v），从图上能说明什么问题？
六、思考题
1、解释溶液的循环伏安图的形状. 2、如何利用循环伏安法判断电极过程的可逆性
