循环伏安法判断电极过程

实验七 循环伏安法判断电极过程一、实验目的1.初步掌握电化学工作站的使用方法；2.掌握循环伏安法判断电极过程可逆性的原理和方法。

二、实验原理循环伏安法(Cyclic Voltammetry)一种常用的电化学研究方法。

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。

CV 法是将循环变化的电压施加于工作电极和参比电极，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，也叫循环伏安图。

根据循环伏安图，可以得到相应的峰参数，进而判断电极过程。

图11-9是施加电压与扫描时间的关系曲线，即是三角形波。

图11-10是典型的循环伏安曲线。

该图是 2×10-3 mol/L K 3Fe(CN)6 + 0.1 mol/L KCl 溶液在玻碳电极上得到的结果。

其电极反应为可逆性。

（1） 可逆反应（2） 准可逆反应（3） 只有一个氧化或还原峰，电极过程为不可逆。

利用下列公式可以计算可逆反应的式电位和还原峰电流----→-→+36464636Fe(CN)Fe(CN)Fe(CN)Fe(CN)e e n Epc Epa E Ipc Ipa 058.0,1=-=∆≈,1≠Ipc Ipa n Epc Epa E 058.0≥-=∆2'0Pc PaE E E +=cAD n i P 2/12/12/351069.2υ⨯=三、仪器与试剂1. CHI660A型电化学工作站（美国CHI公司）；三电极体系：工作电极为玻碳电极（d =3㎜）参比电极为饱和甘汞电极（SCE）辅助电极为铂丝电极；2. 超声波清洗器（KQ218型，昆山市超声仪器有限公司）。

3. 2×10-3 mol/L K3Fe(CN)6 + 0.1 mol/L KCl四、实验步骤1. 工作电极预处理2. 装溶液3. 连接三电极4. 选择参数（E i=0.5V, E n=-0.20V,S=1e-5A/V ），作扫描速率为0.05、0.1、0.2、0.3、0.5V/s的循环伏安曲线。

循环伏安法判断电极过程实验报告循环伏安法判断电极过程实验报告引言：循环伏安法是一种常用的电化学测试方法，用于研究电极材料的电化学行为。

本实验旨在通过循环伏安法测定电极材料的氧化还原反应特性，并分析实验结果，探讨其在电化学领域的应用前景。

实验材料与方法：实验所用材料为铂电极和铜电极，实验仪器为循环伏安仪。

首先，将铂电极和铜电极分别清洗并抛光，以确保电极表面的纯净度和光滑度。

然后，将电极插入电解质溶液中，并设置循环伏安仪的扫描速度和电位范围。

接下来，进行循环伏安法测试，记录电流与电位之间的关系曲线。

实验结果与分析：通过循环伏安法测试，我们得到了铂电极和铜电极的电流-电位曲线。

根据曲线的形状和特点，我们可以得到以下结论和分析：1. 铂电极的电流-电位曲线呈现出典型的双电极峰形状，其中一个峰对应氧化反应，另一个峰对应还原反应。

这说明铂电极在测试条件下发生了氧化还原反应，具有良好的电化学活性。

这一特性使得铂电极在催化剂、电池等领域有着广泛的应用前景。

2. 铜电极的电流-电位曲线呈现出单峰形状，没有出现双电极峰。

这说明铜电极在测试条件下只发生了一种氧化还原反应，具有较低的电化学活性。

然而，铜电极在电化学合成、电镀等领域仍然有着重要的应用，其特殊的电化学行为可以被利用。

3. 通过对电流-电位曲线的分析，我们可以得到电极反应的动力学参数，如峰电位、峰电流等。

这些参数可以进一步用于计算电极的表面积、电荷转移速率等重要参数，为电极材料的性能评价提供参考。

结论：本实验通过循环伏安法测试了铂电极和铜电极的电流-电位曲线，并对实验结果进行了分析。

通过曲线的形状和特征，我们可以了解电极材料的氧化还原反应特性和电化学活性。

这对于电化学领域的研究和应用具有重要意义。

循环伏安法作为一种常用的电化学测试方法，具有广泛的应用前景，可以用于研究各种电极材料的性能，并为相关领域的发展提供支持。

总结：循环伏安法是一种重要的电化学测试方法，通过测定电流-电位曲线，可以研究电极材料的氧化还原反应特性和电化学活性。

实验三十四循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程一、实验目的见《仪器分析实验》p123二、方法原理见《仪器分析实验》p123。

三、仪器和试剂1．JP—303型极谱分析仪2．铁氰化钾标准溶液：5.0×10-2mol/L3．氯化钾溶液：1.0mol/L四、实验步骤1．铁氰化钾试液的配置准确移取1.0mL5.0×10-2mol/L的铁氰化钾标准溶液于10mL的小烧杯中，加入1.0 mol/L 的氯化钾溶液5.0mL，再加蒸溜水4.0mL。

2．测量手续（1）打开303极谱仪的电源。

屏幕显示清晰后，输入当天的日期：××.××.××，按【INT】键。

（2）屏幕显示“运行方式”菜单后，选取“使用当前方法”项，按【YES】键。

屏幕将显示“线性循环伏安法”的方法参数菜单：导数（0～2）0量程（10e nA，e=1～4） 4扫描次数（1～8） 4扫描速率（50～1000mV/s）50起始电位（-4000～4000mV）-100终止电位（-4000～4000mV）600静止时间（0～999s）0如果显示的参数不符合，请按提示修改。

（3）测量铁氰化钾试液在教师指导下，置电极系统于10mL小烧杯的铁氰化钾试液里。

按【运行】键，运行自动完成后，“波高基准”项闪烁，用∧∨键确定“前谷”方法处理图谱，按【YES】键。

请记录波峰电位和波峰电流数据。

按两次【退回】键，再按【方法】键，选取“使用当前方法”项，按【YES】键，显示“线性循环伏安法”的方法参数菜单。

修改扫描速率为100mV，按【ENT】键。

再按【运行】键，照上述的过程一样进行测量。

直至完成扫描速率为50、100、150、200、250mV/s的测量。

上述的循环伏安图打印样本见附图。

五、结果处理见《仪器分析实验》p127五的1、3、5题。

六、问题讨论见《仪器分析实验》p128六的2题。

循环伏安法
循环伏安法（Cyclic Voltammetry，CV）是一种电化学测试方法，用于研究电极反应的动力学和电极反应的电位控制情况。

它的基本原理是：将电位扫过一定的范围，并观察电流的变化情况，从而推断电极反应的动力学和电极反应的电位控制情况。

循环伏安法的基本步验如下：
准备样品：选取合适的电极，并进行清洗和浸渍。

取样处理：根据需要，对样品进行分级、筛选、分离或其他处理。

测定前准备：准备好所需的仪器、试剂和标准品。

测定过程：通过循环伏安法测定电极间的电位差。

数据处理：将测定结果进行计算，得出电极间的电位差。

一、实验目的1、了解电化学工作站的基本构造和使用方法。

2、理解并掌握循环伏安法判断电极过程的原理和方法。

二、实验原理
1、 峰电流方程式：
c
v K i p ⋅⋅=21 c
i p ∝ 21
v i p ∝
2、 可逆性判断？①1≈pc pa
i i ②mV n
pc pa p 56=-=∆ϕϕϕ
三、仪器设备
1、 电化学分析仪：
（LK2005A ，连接到计算
机）。

2、 三电极系统：以铂电极为对电极，Ag|AgCl 电极（或甘汞电极）为参比电极，玻碳电极为工作电极构成三电极系统。

四、实验步骤
1、 电极的预处理。

2、 不同扫描速率下K 3Fe(CN)6溶液的循环伏安图。

3、 不同浓度的K 3Fe(CN)6溶液的循环伏安图。

五、数据处理
循环伏安图
六、思考题
1、为什么要使用三电极系统？
2、循环伏安法如何判断电极过程是否可逆？
附：电化学工作站基本操作
1、打开计算机的电源开关，打开LK2005A电化学工作站主机的电源开关。

2、在WindowsXP操作平台下运行“LK2005A.exe”，进入主界面。

3、方法选择。

4、参数设定。

5、开始实验。

6、保存数据。

7、数据处理。

8、关机。

附：快捷命令
附：三电极系统
目的：减少iR 降
W: 工作电极
R: 参比电极
C: 辅助电极
i : 由W 和C 电路获得 电路获得和由R W w :。

实验循环伏安法判断电极过程实验循环伏安法判断电极过程实验循环伏安法判断电极过程实验一循环伏安法推论电极过程1.学会电化学工作站的使用，学习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。

3.介绍对称波的循环伏安图的特性,学会表述循环伏安图循环伏安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，当到达设定的终止电压后，再反向回扫至某设定的起始电压，电压与扫描时间的关系例如图1右图。

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，如图2所示。

假设溶液中有电活性物质）则电极上发生如下电极反应：正向扫描时，电极上将发生o+ze=r反向回扫时，电极上生成的还原态r将发生氧化反应：r=o+ze峰电流可表示为：ip=kn3/2d1/2m2/3t2/3ν1/2c其峰电流与被测物质浓度c、读取速度ν等因素有关。

上式就是扩散控制的对称体系电极过程电流方程式，如果电极过程受到溶解掌控，则电流的大小与ν成正比。

由循环伏安图可以得到氧化峰峰电流（ipa）与还原峰峰电流（ipc）以及氧化峰峰电位φpa、还原峰峰电位φpc值。

对于对称体系，曲线上下等距，水解峰峰电流与还原成峰峰电流比等同于1：ipa/ipc=1水解峰电位与还原成峰电位差：δφ=φpa—φpc≈0.058/nφo′=(φpa+φpc)/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，只有一个氧化或还原峰，电极过程即为不可逆，由此可判断电极过程的可逆性。

不可逆体系：△>58/nmvipa/ipc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-φө=0.36v(vs.nhe)三、仪器与试剂1.仪器电化学工作站；铂盘电极、铂丝电极和饱和状态甘汞电极2.试剂1.0×10-2mol/lk3[fe(cn)6]0.5mol/lkno31.玻璃碳电极的处理首先，液态电极表面的第一步处置就是展开机械研磨、研磨至镜面程度。

循环伏安法判断电极过程实验者: 学号：31指导老师： 同组同学：实验时间：11月21日13：40~17：10一实验目的（1）掌握用循环伏安法判断电极的可逆性。

（2）学会使用循环伏安仪。

（3）学习测量峰电流和峰电位。

（4）验证峰电流与扫描速度和浓度之间的关系。

二实验原理循环伏安法(cyclic vo1tammetry)与单扫描极语法类似。

也是以快速线性扫描的方式施加极化电压于工作电极。

不同之处在于单扫描权谱法所施加的是锯齿波电压，而循环伏安法则是一等腰三角波电压(如图1所示)。

从起始电压Ei 开始沿某一方向作线性扫描到达终止电压Em 后，再以同样的速度反方向扫描至起始电压，完成一次循环。

当电位从正向负扫描时，电活性物质在电极上发生还原反应，产生还原波，其峰电流为ipc ，峰电位为Epc(如图2所示)，当逆向扫描时，电极表面上的还原态物质发生氧化反应，其峰电流为ipa ，峰电位为Epa.于是一次三角波扫报可完成一个还原氧化循环。

若需要，可以进行连续循环扫描。

图1：三角波电压 图2：循环伏安图 从波峰到基线的垂直距离叫峰电流，以ip 表示。

波峰所对 应的电位称为峰电位，以Ep 表示。

峰电流方程式可以表示为：三仪器与试剂仪器： 电化学工作站；金圆盘电极、铂圆盘电极或玻碳工作电极，铂丝对电极和饱和甘汞电极或Ag/AgCl 参比电极。

试剂：21.0010/mol L -⨯ 36()e K F CN 溶液，1.0/mol L 3KNO 溶液。

四实验内容与步骤1. 磨电极：目的去除表面氧化层，抛光金电极，得到一个平滑光洁、新鲜的电极表面。

处理方法，依次使用1.0、0.3、0.05的23Al O 粉末在平板上研磨5mins 、5mins 、10mins 。

注意研磨过程中，电极一定要垂直放置，每次研磨后要用去离子水清洗干净。

2. 电极溶液的配制：36()e K F CN 储备液0.1mol/L; 3KNO 储备液1.0mol/L 。

实验4 循环伏安法判断电极过程一、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．掌握用循环伏安法判断电极的可逆性。

3．测量峰电流和峰电位，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和单扫描极谱法类似。

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1 循环伏安法的典型激发信号三角波电位，转换电位为0.8 V 和－0.2 V（vs.SCE）2．测量原理例循环伏安图，图2峰电流表示为：ip＝2.69×105×n3/2v1/2D1/2Ac其中：ip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2 循环伏安图从循环伏安图可获得氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc，氧化峰电位Epa与还原峰电位Epc。

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氧化峰电位Epa与还原峰电位Epc电位差：△E＝Epa－ Epc＝ 2.2≈（V）（T = 298 K）条件电位Eo′：Eo′＝由此可判断电极过程的可逆性三、仪器与试剂1．仪器：电化学工作站，金元盘电极、铂圆盘电极和玻璃碳电极，铂丝电极和饱和甘汞电极。

2．试剂：1×10-2mol·L-1 K3Fe(CN)6；1.0 mol·L-1 KNO3。

四、实验步骤1．溶液的配制取5.0 mL铁氰化钾的原始溶液于100mL容量瓶中，稀释、定容，得到1.0×10-3的[Fe(CN)6]3-溶液；取10mL1.0×10-3的[Fe(CN)6]3溶液于100mL容量瓶中，稀释、定容，得到1.0×10-4的[Fe(CN)6]3-溶液；取10mL1.0×10-4的[Fe(CN)6]3溶液于100mL容量瓶中，稀释、定容，得到1.0×10-5的[Fe(CN)6]3-溶液。