51线性扫描循环伏安法——铁氰化钾溶液的氧化还原曲线

[实验目的]1) 学习固体电极表面的处理方法。

2) 掌握循环伏安仪的使用技术。

3) 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。

[实验原理]铁氰化钾离子-亚铁氰化钾离子：])([])([6463CN Fe K CN Fe K ⇔氧化还原电对的标准电极电位：V 36.00=ϕ峰电流方程： 循环伏安法产生氧化电流。

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。

实验前电极表面要处理干净。

在0.10 mol.L -1 NaCl 溶液中[Fe(CN)6]的扩散系数为0.63×10-5 cm.s -1；电子转移速率大，为可逆体系（1.0 mol.L -1 NaCl 溶液中，25℃时，标准反应速率常数为5.2×10-2 cm 〃s -1）。

[注意事项和问题]1.实验前电极表面要处理干净。

2. 扫描过程保持溶液静止。

3. 若实验中测得的条件电极电位和与文献值有差异，说明其原因。

53/21/21/2p 2.6910i n ACD v =⨯i—E 曲线[实验步骤]1. 指示电极的预处理铂电极用Al 2O 3粉末（粒径0.05 µm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水超声清洗3min.。

2.配制溶液配制2⨯10-2、2⨯10-3 、8⨯10-4、2⨯10-4 mol 〃L -1的K 3[Fe(CN)6]溶液。

3. 不同扫描速率K 3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图先对10-3mol〃L -1K 3 [Fe(CN)6]溶液（含支持电解质KNO 3浓度为0.50 mol〃L -1, 通氮气除氧5min ）以20mV/s 在+0.8至-0.2V 电位范围内扫描循环伏安图。

再对上述溶液以10、40、60、80、100、200mV/s ，在+0.8至-0.2V 电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。

4. 不同浓度K 3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图在10-4、4⨯10-4、10-2 mol〃L -1 K 3[Fe(CN)6]溶液（均含支持电解质KNO 3浓度为0.50 mol〃L -1, 通氮气除氧5min ）中，以20mV/s ，在-0.2至+0.8V 电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。

01
电极或碳棒电极，表 面涂覆铁氰化钾溶液。
电解槽
采用玻璃或有机玻璃制成的电 解槽，内部装有铁氰化钾溶液
。
电源
采用直流电源，提供稳定的电 压和电流。
测量仪器
采用电流表和电压表，实时监 测电流和电压的变化。
铁氰化钾伏安曲线的实验步骤
将电极插入铁氰化钾溶液中， 确保电极表面涂覆均匀。
伏安曲线在电化学中的应用
1 2
电极反应动力学研究
通过伏安曲线可以研究电极反应的动力学过程， 包括反应速率常数、活化能等参数的测定。
电极材料性能评估
通过比较不同电极材料的伏安曲线，可以评估电 极材料的性能优劣，为实际应用提供依据。
3
工业应用
伏安曲线在电镀、电解、电池制造等领域有广泛 应用，通过优化伏安曲线可以实现工业生产的优 化和节能减排。
铁氰化钾伏安曲线将继续在学术 研究和工业生产中发挥重要作用 ，推动电化学领域的技术进步和 创新发展。
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感谢观看
铁氰化钾伏安曲线的未来研究方向
01
随着电化学研究的深入，铁氰化钾伏安曲线将进一步应用于研究新型 电化学反应和材料。
02
未来研究将更加注重理论计算与实验相结合，深入探究反应机理和动 力学过程。
03
发展高灵敏度、高时空分辨率的电化学检测技术，以实现对反应过程 的实时监测和精确控制。
04
针对环境友好型电化学反应，研究铁氰化钾伏安曲线在绿色能源和清 洁生产中的应用。
铁氰化钾伏安曲线在电化学领域的应用
通过铁氰化钾伏安曲线可以分析反应速率常数 、反应机理以及反应过程中的电子转移数等重
要参数。
铁氰化钾伏安曲线在电镀、电冶金等领域也有广泛应 用，有助于提高金属的电沉积效率和纯度。

5.1 线性扫描循环伏安法——铁氰化钾溶液的氧化还原曲线5.1.1 实验原理铁氰化钾体系( Fe(CN)63-/4-)在中性水溶液中的电化学行为是一个可逆过程，其氧化峰和还原峰对称，两峰的电流值相等，峰峰电位差理论值为59mV体系本身很稳定，通常用于检测电极体系和仪器系统。

5.1.2 仪器可选用的仪器有：RST1000 RST2000 RST3000或RST5000系列电化学工作站。

5.1.3 电极与试剂工作电极：铂圆盘电极、金圆盘电极或玻碳圆盘电极，任选一种。

参比电极：饱和甘汞电极。

辅助电极：也称对电极，可选用铂片电极或铂丝电极，电极面积应大于工作电极的5倍。

-2试剂A：电活性物质，1.00 X 10 mol/LK 3Fe(CN)6水溶液，用于配置各种浓度的实验溶液。

试剂B:支持电解质，2.0mol/L KNO 3水溶液，用于提升溶液的电导率。

5.1.4 溶液的配置在5个50mL容量瓶中，依次加入KNO溶液和K s Fe(CN)6溶液，使稀释至刻度后KNO浓度均为-4 -4 -40.2mol/L，而K3Fe(CN)6浓度依次为1.00 X10 mol/L、2.00 X 10 mol/L、5.00 X 10 mol/L、8.0 X 10-4mol/L、1.00 X 10-3 mol/L，用蒸馏水定容。

5.1.5 工作电极的预处理用抛光粉(Al 2O3, 200〜300目)将电极表面磨光，然后在抛光机上抛成镜面。

最后分别在1:1乙醇、1:1HNO和蒸馏水中超声波清洗。

5.1.6 测量系统搭建在电解池中放入电活性物质 5.00 x 10-4mol/L铁氰化钾及支持电解质0.20mol/L 硝酸钾溶液。

插入工作电极、参比电极、辅助电极。

将仪器的电极电缆连接到三支电极上，电缆标识如下：辅助电极---参比电极---- 红色；- 黄色；- 红色；为防止溶液中的氧气干扰，可通Na除O。

5.1.7 运行线性扫描循环伏安法溶液： 5.00 x 10-4mol/L 铁氰化钾、0.20mol/L 硝酸钾。

2、 绘制铁氰化钾溶液的 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 上面的图线为 Ipa,下面为 Ipc
Ip-c
0.000018000 0.000016000 0.000014000 0.000012000 0.000010000 0.000008000 0.000006000 0.000004000 0.000002000 0.000000000 0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025
Epa/v
0.000 0.112 0.133 0.135 0.139 0.134 0.132 0.132 0.130 0.130 0.128
Δepa/v
0.000 0.115 0.087 0.079 0.073 0.080 0.085 0.086 0.090 0.091 0.094
Ipa/A
0.000000000 0.000001949 0.000004134 0.000008923 0.000015290 0.000023140 0.000032390 0.000035870 0.000038990 0.000041820 0.000044420
0 0.112 0.133 0.135 0.139
0 0.227 0.220 0.214 0.212
0 0.069 0.090 0.092 0.096
六、思考题
1、 铁氰化钾的 Epa 对其相应的 V 是什么关系？由此可表明什么？
第5页
能源与化学工程实验报告
从表格中可以看出，随着浓度 c 的不断增大，Epa、Epc 并未发生较大变化。说 明此反应是一个可逆反应。 2、 由铁氰化钾的循环伏安图解释它在电极上的可能反应机理

实验原理
实验装置
实验设备
仪器
电化学工作站；玻碳电极；Pt电极，饱和甘汞电极； 电解池
试剂
0.01 molL-1 K3[Fe(CN)6] 2.0 molL-1 KNO3 0.5 molL-1 H2SO4
实验步骤
实验步骤
1.清洗玻璃仪器 准备1个小烧杯和1个50mL容量瓶，清洗干净，蒸馏水冲 洗2-3次,将小烧杯烘干放凉备用.
的值，填下表。
浓度(mol/L) 扫速(mV/s)
扫速开方
(mA)
(mA)
(mV/s)
i pa
i pc
(V)
(V)
E pa
E pc
数据处理
2.分别以ipa和ipc对v1/2作图，说明扫描速 率v对iP的影响。
峰电流和扫描速度关系表
v1/2
Ipa/*e-6A Ipc/*e-6A
3.162
-0.901
4. K3 [Fe(CN)6]溶液的循环伏安曲线 取一定量的测试液于电解池(50ml烧杯)中,插入三电极，连 接电极连线。设置扫描参数：起始电位600mV，终止电位200mV，扫描速度为20mV/s，取样间隔2mV，量程100mA ，然后开始扫描.
5. 不 同 扫 描 速 率K3 [Fe(CN)6]溶液的循环伏安曲线 在上述浓度的K3[Fe(CN)6]溶液中，分别以40mv/s、60mv/s 、80mv/s、100mv/s ，在+600mV － -200m V电位范围内扫 描，分别记录不同扫描速率下溶液的循环伏安曲线。
实验数据的处理及分析 判断电极反应的可逆性
实验原理
在一定扫描速率下 从起始电位（+0.4 V）正向扫 描到转折电位（-0.6 V）期间， 溶液中[Fe(CN)6]3-被还原生成 [Fe(CN)6]4-，产生还原电流； 当负向扫描从转折电位（-0.6 V） 变到原起始电位（+0.4 V）期 间，在指示电极表面生成的 [Fe(CN)6]4-被氧化生成 [Fe(CN)6]3-，产生氧化电流。

铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原一、实验目的。

（1）掌握循环伏安扫描法。

（2）学习测量峰电流和峰电位的方法。

二、实验原理循环伏安法也是在电极上快速施加线性扫描电压，起始电压从Ei开始，沿某一方向变化，当达到某设定的终止电压Em后，再反向回扫至某设定的起始电压，形成一个三角波，电压扫描速率可以从每秒数毫伏到1V。

当溶液中存在氧化态物质Ox时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质，即Ox + ne → Red反向回扫时，在电极表面生成的还原态Red则可逆地氧化成Ox，即Red → Ox + ne由此可得循环伏安法极化曲线。

在一定的溶液组成和实验条件下，峰电流与被测物质的浓度成正比。

从循环伏安法图中可以确定氧化峰峰电流Ipa、还原峰峰电流Ipc、氧化峰峰电位φpa 和还原峰峰电位φpc。

对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比为 Ipa/Ipc =125℃时，氧化峰峰电位与还原峰峰电位差为△φ=φpa - φpc≈58/n (mV)条件电位为φ。

′=（φpa + φpc）/2由这些数值可判断一个电极过程的可逆性。

三、仪器与试剂仪器 1，电化学分析仪VA2020；2. 玻碳电极、甘汞电极、铂电极3. 铁氰化钾标准溶液4．氯化钾溶液四、实验步骤1.溶液的配置移取铁氰化钾标准溶液（10-3mol/L）5ml 于50mL的塑料杯中，加入氯化钾溶液，使溶液达到30ML 。

2．调试（１）打开仪器，电脑，准备好玻璃电极，甘汞电极，和铂电极并清洗干净。

（２）双击桌面上的VaLab图标3. 选择实验方法：循环伏安法设置参数：低电位: -100mv ; 高电位：600 mv初始电位：-100mv; 扫描速度：50mv/s; 取样间隔： 2mv；静止时间：1S; 扫描次数：1；量程: 200 μA4. 开始扫描：点击绿色的“三角形”。

5.将上述体系改变扫描速度分别为10mv/s、50mv/s、100mv/s、160mv/s、200mv/s，其他条件不变，作不同速度下的铁氰化钾溶液的循环伏安曲线，其峰值电流与扫描速度的二分之一成正比关系。

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铁氰化钾的循环伏安测试
由图可知，K4 [Fe（CN）6]在 玻碳电极上发生氧化还原反应，氧 化峰电位是Epa=295 mV，峰电流 是ipa=58.8 mA。还原峰电位为 166 mV，还原峰峰电流为54.6 mA。 峰电流的比值为：ipa/ipc=1.07≈1， 峰电位差为129 mV。由此可知， 铁氰化钾体系[Fe(CN)63-/4-]在中 性水溶液中的电化学反应是一个较 可逆过程
铁氰化钾的循环伏安测试
铁氰化钾的循环伏安测试
一、实验目的 1. 学习固体电极表面的处理方法； 2. 掌握循环伏安仪的使用技术； 3. 了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影 响。
LOGO
铁氰化钾的循环伏安测试
二、实验原理
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0.36V 电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为 φ=φθ’+ RT/Fln(C Ox/CRed) 在一定扫描速率下，从起始电位（-0.2V）正向扫描到转折电位 （+0.8V）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（+0.6V）变到原起始电位（0.2V）期间，在指示电极表面生成的[Fe（CN）6]3-被还原生成[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0.1MNaCl溶液中[Fe（ CN）6]4-的电子转移速率大，为可逆体系（1MNaCl溶液中，25℃时 ，标准反应速率常数为5.2×10-2 cm2s-1；）。
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0.7
Potential/V(vs.SCE)

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实验原理 电极反应的途径
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实验原理
铁氰化钾离子-亚铁氰化钾离子 氧化还原电对的标准电极电位
3 4
Fe(CN)6 e Fe(CN)6
0 0.36V(vs.NHE)
ipa Epa
0.2 0.1 0.0
重要参数:两个峰电位 差 Δ E p （ Δ P）
0.1
0.0
0.6 0.6
0.5 0.5 0.4 0.4 0.3
0.2 0.2 0.3Title X Axis
0.1
0.0
E / V vs. SCE
X Axis Title
Δ Ep= Pa- Pc =2.22 RT nF =56.5/n (mv)
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实验原理
•
0.0000020 2 0.0000020 0.0000015 0.0000015
Epc
ipc
•
Y Axis Title
0.0000005 0.0000005 0.0000000 0.0000000 0
i p / A
0.0000010 1 0.0000010
3. 指示电极的预处理：
用Al2O3粉末（粒径0.3 µ m）在湿的抛光布上抛光金电极表 面，再用蒸馏水冲洗干净 , 然后依次用丙酮、乙醇超声清洗 10min，蒸馏水冲洗，最后用去离子水冲洗干净。
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4. 不同浓度 K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图:
电极处理
保存数据

铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原一、实验目的。

（1）掌握循环伏安扫描法。

（2）学习测量峰电流和峰电位的方法。

（3）掌握受扩散控制电化学过程的判别方法。

二、实验原理循环伏安法也是在电极上快速施加线性扫描电压，起始电压从Ei开始，沿某一方向变化，当达到某设定的终止电压Em后，再反向回扫至某设定的起始电压，形成一个三角波，电压扫描速率可以从每秒数毫伏到1V。

当溶液中存在氧化态物质Ox时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质，即Ox + ne → Red反向回扫时，在电极表面生成的还原态Red则可逆地氧化成Ox，即Red → Ox + ne由此可得循环伏安法极化曲线。

在一定的溶液组成和实验条件下，峰电流与被测物质的浓度成正比。

从循环伏安法图中可以确定氧化峰峰电流Ipa、还原峰峰电流Ipc、氧化峰峰电位φpa和还原峰峰电位φpc。

对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比为Ipa/Ipc =125℃时，氧化峰峰电位与还原峰峰电位差为△φ=φpa- φpc≈58/n (mV)条件电位为φ。

′=（φpa+ φpc）/2由这些数值可判断一个电极过程的可逆性。

三、仪器与试剂仪器 1，电化学分析仪；的惰性电极，具有导电性好，硬度高，光洁度高，氢过电位高，极化范围宽，化学性稳定，可作为惰性电极直接用于阳极溶出，阴极和变价离子的伏安测定，还可以作化学修饰电极）、Ag/AgCl电极、铂电极3. 铁氰化钾标准溶液(50mM)4．氯化钾溶液(0.5M)四、实验步骤1.溶液的配置1)铁氰化钾标准溶液（50mmol/L）50mL容量瓶中。

2)配置1、2、5、10mM 一系列浓度的溶液。

（分别移取0.5，1.0，2 .5，5.0mL的铁氰化钾标准溶液于25mL的容量瓶中加入5mL的KCl溶液，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀备用。

）2．体系换成浓度工作电极的预处理用Al2O3粉末在湿的抛光布上抛光玻碳电极表面，在用蒸馏水冲洗干净.3．调试（１）打开仪器，电脑，准备好玻璃电极，Ag/AgCl电极，和铂电极并清洗干净。

实验四循环伏安法研究铁氰化钾的电极反应过程一、实验目的（1）学习电化学工作站的使用及固体电极表面的处理方法（2）掌握用循环伏安法判断电极过程的可逆性二、实验原理循环伏安法（CV法）是以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，在电极上施加线形扫描电压，从设定的起始电压开始扫描，到达设定的终止电压后，再反向回扫至设定的起始电压。

如果前半部分电压由高向低扫描，电活性物质在电极上还原（Ox + n e Red），产生还原波；则后半部分电压由低向高扫描时，还原产物又会在电极上氧化（Red -n e Ox），产生氧化波。

得到的电流~电压曲线（i ~ E曲线）称为循环伏安图（CV图）。

一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环。

Fe(CN)63- + e Fe(CN)64-铁氰化钾（K3Fe(CN)6）的峰电流（i p）与电极表面活度的关系式为：式中，n、c和v分别为电活性物质的电子转移数、浓度和扫描速率。

i p与v1/2、c成正比。

对于可逆体系，氧化峰电流（i pa）与还原峰电流（i pc）之比i pa / i pc≈ 1，氧化峰电位（E pa）与还原峰电位（E pc）之差∆E p = E pa- E pc≈ 0.059/n，条件电位Eө' = (E pa + E pc)/2。

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，∆E p > 0.059/n，i pa / i pc < 1。

甚至只有一个氧化或还原峰，电极过程即为不可逆。

由此可判断电极反应过程的可逆性。

三、仪器和试剂（1）仪器：CHI620E电化学工作站、三电极系统（玻碳电极、铂丝电极、参比电极）（2）试剂：1.0 × 10-2 mol·L-1 K3Fe(CN)6溶液、1.0 mol·L-1 KNO3溶液四、实验步骤1. 玻碳电极的处理用Al2O3粉将电极表面抛光，用去离子水清洗，超声。

阳极峰电流ipa阳极峰电位epa阴极峰电流ipc阴极峰电位epc?循环伏安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
铁氰化钾伏安曲线
第一页，课件共21页
❖ 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 .熟悉伏安法测量的实验技术
❖ 方法原理：
循环伏安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电压的关系。
第九页，课件共21页
❖ 主要仪器：
电化学工作站
电极系统
第十页，课件共21页
铂盘工作电极
玻碳电极
铂丝辅助电极 Ag/AgCl参比电极
实验步骤
1.工作电极的预处理。 将铂盘工作电极和玻碳电极用
0.05μmAl2O3粉末抛光，用超声清 洗器清洗3min，晾干备用。
第十一页，课件共21页
2.配制溶液
（1）在5个10mL试管中分别加入2×10-2
第十八页，课件共21页
i/A
2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 -0.4 -0.8 -1.2 -1.6
0
5
10 15 20
C/10-4mol.L-1
铁氰化钾的 ip与浓度c的关系曲线
扫描速度/ mV/s 20 50 100 125 150 175 200
E pc/V
0.183 0.182 0.180 0.180 0.180 0.180 0.179
mol/L的铁氰化钾溶液0，0.10mL，0.20mL，0.40mL，
1.00mL，再各加入1mol/LKNO3 溶液1.00mL，用二次 蒸馏水稀释至刻度，摇匀。
第十二页，课件共21页
❖（2）在5个10mL试管中分别加入 2×10-2

实验五循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程一、目的要求1.学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理及方法2.了解电化学工作站及其使用二、试验原理循环伏安法(CV)是最重要的电分析化学研究方法之一。

在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等研究领域得到了广泛应用。

由于其设备价廉、操作简便、图谱解析直观，因而一般是电分析化学的首选方法。

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电压的关系曲线。

这种方法也常称为三角波线性电位扫描方法。

图1中表明了施加电压的变化方式：起扫电位为+0.8V，反向/起扫电位为-0.2V，终点又回扫到+0.8V，扫描速度可从斜率反映出来，其值为50mV/s。

虚线表示的是第二次循环。

一台现代伏安仪具有多种功能，可方便地进行一次或多次循环，任意变换扫描电压范围和扫描速度。

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（纵坐标）对电位（横坐标）作图，称为循环伏安图。

典型的循环伏安图如图2所示。

该图是在1.0mol/L 的KNO3电解质溶液中，6×10-3mol/L 的K3Fe(CN)6在Pt工作电极上反应得到的结果。

从图可见，起始电位E i为+0.8V（a点），电位比较正的目的是为了避免电极图 2 6×10–3 mol/L在1 mol/L的KNO3溶液中的循环伏安图扫描速度:50 mV/s 铂电极面积:2.54 mm2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–可还原时，即析出电位，将产生阴极电流（b点）。

其电极反应为：Fe(III)(CN)63– + e–——► Fe(II)(CN)64–随着电位的变负，阴极电流迅速增加（b g d），直至电极表面的Fe(CN)63-浓度趋近零，电流在d点达到最高峰。

然后迅速衰减（d g g），这是因为电极表面附近溶液中的Fe(CN)63-几乎全部因电解转变为Fe(CN)64-而耗尽，即所谓的贫乏效应。

循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程一、实验原理 1.循环伏安法循环伏安法是将循环变化的电压施加于工作电极和对电极之间,记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线。

此方法也称为三角波线性电位扫描方法。

图1-1表明了施加电压的变化方式。

选定电位扫描范围E1～E2 和扫描速率, 从起始电位E1开始扫描到达E2 , 然后连续反向在扫描从E2回到E1。

由图1-2 可见,循环伏安图有两个峰电流和两个峰电位。

i pc 和 i pa 分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流，对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为E pc 和E pa 。

图1-1 循环伏安法的典型激发信号 图1-2 K3Fe(CN)6在KCL 溶液中的循环伏安图2.判断电极可逆性根据Nernst 方程,在实验测定温度为298K 时,计算得出 △Ep = Epa- Epc≈59/n mV (1-1) 阳极峰电流ipa 和阴极峰电流ipc 满足以下关系： ipc/ipa ≈1 (1-2)同时满足以上两式，即可认为电极反应是可逆过程。

如果从循环伏安图得出的 △Ep/mv = 55/n ～65/n 范围，也可认为电极反应是可逆的。

3.计算原理铁氰化钾离子-亚铁氰化钾离子氧化还原电对的标准电极电位 [Fe(CN)6]3- + e - = [ Fe(CN)6]4- Φ=0.36v 电极电位与电极表面活度的Nernst 方程：峰电流与电极表面活度的Randles-Savcik 方程： i p = 2.69×105n 3/2ACD 1/2v 1/2 二、实验仪器与试剂0'Ox pa RedC RTIn F C ϕϕ∆=+E / Vt / s阳极 i / μA 阴极ϕ / v仪器： CHI660电化学工作站，电解池铂盘工作电极铂丝辅助电极Ag/AgCl参比电极。

试剂：铁氰化钾溶液:0.1mol/L；硝酸钾溶液：1.0mol/L三、实验步骤1．Pt工作电极预处理不同粒度的α-Al2O3粉，抛光，洗去表面污物，再超声水浴中清洗，每次2－3分钟，重复三次，得到平滑光洁和新鲜的电极表面。

循环伏安法测定铁氰化钾的电化学行为一、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及方法。

2、熟悉CHI660电化学工作站的使用。

3、学会使用伏安极谱仪。

4、学会测量峰电流和峰电位。

二、实验原理循环伏安法(cyclic voltammetry ，CV ）是在固定面积的工作电极和参比电极之间加上对称的三角波扫描电压，记录工作电极上得到的电流与施加电位的关系曲线，即循环伏安图。

从伏安图的波形、氧化还原峰电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。

可用来检测物质的氧化还原电位, 考察电化学反应的可逆性和反应机理, 判断产物的稳定性,研究活性物质的吸附和脱附现象; 也可用于反应速率的半定量分析等。

循环伏安在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。

由于施加的电压为三角波，这种方法也称为三角波线性扫描极谱法。

U t + - + + -+ + - +三角波图1 电路的接法一次扫描过程中完成一个氧化和还原过程的循环，称为循环伏安法。

与汞电极相比，物质在固体电极上伏安行为的重现性差，其原因与固体电极的表面状态直接有关，因而了解固体电极表面处理的方法和衡量电极表面被净化的程度，以及测算电极有效表面积的方法，是十分重要的。

一般对这类问题要根据固体电极材料不同而采取适当的方法。

循环伏安法控制电极电位φ随时间t 从φi 线性变化增大（或减小）至某电位φτ后，相同速率线性减小（大）归到最初电位φi 。

其典型的CV 法响应电流对电位曲线(循环伏安图)如图1示。

图2. 循环伏安曲线图假如电位从φi 开始以扫描速度υ向负方向扫描, 置φi 较φ (研究电极的标 准电极电位)正得多, 开始时没有法拉第电流, 当电位移向φ 附近时, 还原电流 出现并逐渐增大, 电位继续负移时, 由于电极反应主要受界面电荷传递动力学控 A g /A g c l 铂盘电极制, 电流进一步增大, 当电位负移到足够负时, 达到扩散控制电位后, 电流则转至受扩散过程限制而衰减, 使i φ曲线上出现电流峰i pc , 对应的峰电位为φpc 。

电化学分析实验报告院系：化学化工学院专业班级：学号：姓名：同组者：实验日期：指导老师：实验一：铁氰化钾在玻碳电极上的氧化还原一、实验目的1.掌握循环伏安扫描法。

2.学习测量峰电流和峰电位的方法。

二、实验原理循环伏安法也是在电极上快速施加线性扫描电压，起始电压从ei开始，沿某一方向变化，当达到某设定的终止电压em后，再反向回扫至某设定的起始电压，形成一个三角波，电压扫描速率可以从每秒数毫伏到1v。

当溶液中存在氧化态物质ox时，它在电极上可逆地还原生成还原态物质，即 ox + ne →red;反向回扫时，在电极表面生成的还原态red则可逆地氧化成ox，即 red → ox + ne.由此可得循环伏安法极化曲线。

在一定的溶液组成和实验条件下，峰电流与被测物质的浓度成正比。

从循环伏安法图中可以确定氧化峰峰电流ipa、还原峰峰电流ipc、氧化峰峰电位φpa和还原峰峰电位φpc。

对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比为:ipa/ipc =1 25℃时，氧化峰峰电位与还原峰峰电位差为:△φ条件电位为:φ=（φpa+ φpc）/2 由这些数值可判断一个电极过程的可逆性。

=φpa- φpc≈56/z (mv)三、仪器与试剂仪器:：电化学分析仪va2020, 玻碳电极、甘汞电极、铂电极。

试剂：铁氰化钾标准溶液，0.5mol/l氯化钾溶液，蒸馏水。

四、实验步骤1、溶液的配制移取铁氰化钾标准溶液（10mol/l）5ml于50ml的塑料杯中，加入0.5mol/l氯化钾溶液，使溶液达到30ml 。

2、调试（1）打开仪器、电脑，准备好玻璃电极、甘汞电极和铂电极并清洗干净。

（2）双击桌面上的valab图标。

3、选择实验方法：循环伏安法设置参数：低电位:-100mv；高电位600mv；初始电位-100mv；扫描速度：50mv/s；取样间隔：2mv；静止时间：1s；扫描次数：1；量程: 200μa。

4. 开始扫描：点击绿色的“三角形”。

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铁氰化钾的循环伏安测试 三、实验步骤
1. 指示电极的预处理 铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05µm）将电极表面抛光，然后用蒸馏 水清洗。 2. 支持电解质的循环伏安图 在电解池中放入0.1 mol•L-1 NaCl溶液，插入电极，以新处理的 铂电极为指示电极，铂丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极 ，进行循环伏安仪设定;起始电位为-0.2V；终止电位为+0.6V。开始 循环伏安扫描，记录循环伏安图。 3. 不同扫描速率K3 [Fe（CN）6]溶液的循环伏安图 在0.50 mol•L-1 K4 [Fe（CN）6]溶液中，以10mV/s、25mV/s、 50 mV/s、100 mV/s、200 mV/s、500 mV/s,在-0.15至+0.7V电位范 围内扫描，分别记录循环伏安图。
0.7
Potential/V(vs.SCE)
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铁氰化钾的循环伏安测试
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铁氰化钾的循环伏安测试
结论
对于表面吸附控制的电极反应过程，峰电流ip与扫描速度呈正比 关系，即ip～V为一直线。(此关系也可利用标准曲线法的线性拟合功 能，以峰电流为横坐标，扫描速度的二分之一次方或扫描速度为纵坐 标，考察线性关系)将不同扫描速率的循环伏安曲线进行叠加。随着 扫描速度的增加，峰电流也增加。且分别测量他们的峰数据可以得到 峰电流与扫描速度的关系。根据电化学理论，对于扩散控制的电极过 程，峰电流ip与扫描速度的二分之一次方呈正比关系。用标准曲线法 中的线性拟合处理，得出峰电流ip与呈线性关系，R为扫描速度。 在误差的范围内K3 [Fe（CN）6]在KCl溶液中电极过程的具有可 逆性。 对于可逆体系，氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc绝对值的比值 ：ipa/ ipc=1。 从图中可以看出来随着扫描速率的增大氧化还原峰的 距离越来越大，即是可逆性降低。

铁氰化钾溶液的循环伏安法研究1、实验目的（1）学习固体电极表面的处理方法。

（2）掌握循环伏安仪的使用技术。

（3）了解电位扫描速率和电活性物质浓度对循环伏安图的影响。

2、实验原理铁氰化钾离子[Fe(CN)6]3-/亚铁氰化钾离子[Fe(CN)6]4-氧化还原电对的电极反应为：电极电位与电极表面电活性物质浓度间的关系符合Nernst方程式。

在一定扫描速率下，从起始电位（+0.8 V）负向扫描到转折电位（-0.2 V）时，工作电极表面的[Fe(CN)6]3-被还原生成[Fe(CN)6]4-，产生还原电流；当反向扫描从转折电位（-0.2 V）变化到起始电位（+0.8 V）时，在工作电极表面生成的[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，产生氧化电流。

为了使溶液相传质过程只受扩散控制，应加入支持电解质并在溶液处于静止状态下进行电解。

25℃时，在0.10 mol/L KCl 溶液中K3[Fe(CN)6]的扩散系数约为6.3×10-6 cm2 s-1，标准电极反应速率常数约为5.2×10-2 cm s-1，电子转移速率大，为可逆体系。

3、仪器与试剂天津兰力科LK9805电化学分析仪；玻碳盘电极（Φ3 mm）；铂辅助电极；饱和甘汞电极；超声波清洗仪；电解池。

K3[Fe(CN)6]溶液：1.0 mmol/L（含0.10 mol/L KCl）。

KCl溶液：0.10 mol/L。

4、实验步骤1）玻碳盘工作电极的预处理：用Al2O3粉末（粒径0.05 μm）将电极表面抛光，然后在蒸馏水中超声波清洗，再用蒸馏水清洗，待用。

2）K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图：（1）不同扫描速率下K3[Fe(CN)6]溶液的循环伏安图取1.0 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液20 mL置于电解池中，放入玻璃碳圆盘电极、饱和甘汞电极及铂辅助电极（玻璃碳圆盘电极为工作电极，铂丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极），设置起始电位为+0.8 V，终止电位为-0.2 V，扫描速率（v）分别为10、25、50、75、100、150、200、250、500 mV s-1，进行循环伏安扫描，记录下循环伏安图中氧化峰、还原峰的峰电位和峰电流（i pa、i pc、E Pa、E Pc）。