9.27(学生)电化学实验--循环伏安法判断K3Fe(CN)6电极过程的可逆性
循环伏安法测定铁氰化钾电化学性能概要
• 实际由于电极等实验状态的变化， 两者（尤其是ΔEp） 与理论值容易产生较大偏差。 • 非可逆电极的ΔEp和ipa/ ipa不具有上述理论关系，原 则上其差异大小与不可逆性是一致的。
图形解析
可逆体系
ipa ipc
1
△Ep = 2.3RT / nF = 56.5/n mV ( 25℃)
循环伏安法与单扫描极谱法的不同
b. 4mmol.L-1完成4种扫描速度的测量： 5mV/s 、（10
mV/s）、20mV/s、40 mV/s进行测量。
Technique
Cyclic Voltammetry
Init E= 0.5V
Parameters High E=0.5V Low E=-0.1V Scan Rate Initial Scan-----Negative
• 循环伏安法与单扫描极谱法相似之处，都是以快速线性 扫描的形式对工作电极施加电压，记下i-E曲线，同样 有峰电流 ip和峰电位Ep，ip、Ep的表达式也分别相同。
• 对于可逆电极反应 ip＝2.69×105n3/2D1/2v1/2Ac 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）。由此可见，ip与v1/2和c都 是直线关系。由于Da和Dc大致相同，对于可逆电极反应 ipa/ ipc ≈1。
• 扫描开始时，从起始电压扫描至某一电压后，再反 向回扫至起始电压，构成等腰三角形电压。
U
三角波
t
Ag/Agcl
Fe(CN)6 e Fe(CN)6 0 0.36V(vs.NHE)
3
铂盘电极
4
• 电位向负扫描时出现：O + e == R • 电位向正扫描时出现：R == O + e • 一次扫描过程中完成一个氧化和还原过程的循 环，故此法称为循环伏安法。
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。
《仪器分析实验》（循环伏安法判断电极过程）[详细讲解]
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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 :。
实验一 循环伏安法判断电极过程
实验一循环伏安法判断电极过程一.实验目的1.学习和掌握循环伏安法的原理和实验技术。
2.了解可逆波的循环伏安图的特性以及测算玻碳电极的有效面积的方法。
3.学会使用电化学工作站二.实验原理循环伏安法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。
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。
对于碳电极，一般以Fe(CN)63-/4-的氧化还原行为作电化学探针。
首先，固体电极表面的第一步处理是进行机械研磨、抛光至镜面程度。
通常用于抛光电极的材料有金钢砂、CeO2、ZrO2、MgO和α-Al2O3粉及其抛光液。
抛光时总是按抛光剂粒度降低的顺序依次进行研磨，如对新的电极表面先经金钢砂纸粗研和细磨后，再用一定粒度的α-Al2O3粉在抛光布上进行抛光。
抛光后先洗去表面污物，再移入超声水浴中清洗，每次2~3分钟，重复三次，直至清洗干净。
最后用乙醇、稀酸和水彻底洗涤，得到一个平滑光洁的、新鲜的电极表面。
将处理好的碳电极放入含一定浓度的K3Fe(CN)6和支持电解质的水溶液中，观察其伏安曲线。
如得到如图所示的曲线，其阴、阳极峰对称，两峰的电流值相等（i pc/i pa=1）,峰峰电位差ΔE p约为70mV（理论值约60 mV），即说明电极表面已处理好，否则需要重新抛光，直到达到要求。
有关电极有效表面积的计算，可根据Randles-Sevcik公式：在25℃时，i p=(2.69×105)n3/2AD o1/2v1/2C o其中A为电极的有效面积（cm2），D o为反应物的扩散系数（cm2/s），n为电极反应的电子转移数，v为扫速（V/s），C o为反应物的浓度（mol/cm3）, i p为峰电流（A）。
循环伏安法实验报告
循环伏安法实验报告在电化学研究中，循环伏安法是一种简单而又强大的研究方法。
通过循环伏安法，可以对电极可逆性进行判断：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；判断电极反应机理的判断：如电极吸附现象、电化学反应过程中产物等；更重要的是，循环伏安法能够用于实验中的定量分析。
接下来，运用实验数据来答疑解惑。
通常我们选择铁氰化钾体系（Fe(CN)63-/4-）对电化学行为中的可逆过程进行研究，它的氧化与还原峰对称，两峰的电流值相等，两峰电位差理论值为0.059V。
通常电极表面的处理对该理论值有很大的影响，一般选择玻碳电极为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极。
选择Al2O3抛光粉将电极表面磨光，然后在抛光机上抛成镜面，最后分别在1:1乙醇、1:1HNO3和蒸馏水中超声波清洗15秒。
另外，溶液是否除氧，这个也是必须考虑的，我们选择通高纯N2除O2。
在电解池中放入5.00×10-4mol/LK3(内含0.20mol/L KNO3，作为支持电解质。
支持电解质的浓度实际上也对实验有影响，此处暂不考虑)。
插入工作电极、铂丝辅助电极和饱和甘汞电极。
设置电化学工作站中的参数，参数的设定需要不断的尝试，根据电化学工作站窗口显示的图形调节出合适的参数。
图一：K3Fe(CN)6溶液的循环伏安曲线图一的i-E曲线即为循环伏安图。
从循环伏安图中可以看出有两个峰电流和两个峰电位，阴极峰电流ipc，峰电位以Epc(jpc)表示；阳极峰电流ipa，峰电位以Epa表示。
ipc或ipa的下标的a代表anode，c代表cathode。
我们可知道，ΔEp=Epa-Epc=56/n（单位：mV）（n为反应过程中的得失电子数），ipc与ipa的比值越接近于1，则该体系的可逆程度就越高。
这是判断可逆体系的最直接的方法。
从电化学工作站的工作界面，可以得出氧化峰电位为Epa=227mV,峰电流为ipa=-1.91´10-6A；还原峰电位是Epc=170mV，峰电流是ipc=1.9´10-6A。
实验4循环伏安法判断电极过程
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。
2 循环伏安法研究电极过程的可逆性
循环伏安法研究电极过程的可逆性 一．实验目的1. 掌握用循环伏安法判断电极过程可逆性的实验方法。
2. 学会测量峰电流和峰电位。
二．实验原理循环伏安法与单扫描极谱法相似。
在电极上施加线性扫描电压，当到达某设定的终止电压后，再反向回扫至某设定的起始电压。
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，电极上生成的还原态R 将发生氧化反应：R ne O -=。
从循环伏安图可确定氧化峰峰电流i pa 和还原峰峰电流i pc 、氧化峰峰电位E pa 和还原峰峰电位值E pc 。
对于可逆体系，循环伏安图的上下两条曲线是对称的，氧化峰峰电流和还原峰峰电流之比：1pa pci i ≈，氧化峰峰电位与还原峰峰电位之差：0.058()p pa pc E E E V n∆=-≈ 因此，由上述两式可判断电极过程的可逆性。
三．仪器及试剂1.仪器：LK98B Ⅱ型新型极谱仪或CHI660C 电化学工作站；三电极体系：玻碳电极、铂丝电极和饱和甘汞电极(或银氯化银参比电极)。
2.试剂：K 3Fe(CN)6 溶液：1.0×10-3 mol·L 1K 3Fe(CN)6 ＋0.10 mol·L 1NaCl 。
四．实验步骤 1. 玻碳电极的预处理玻碳电极分别用0.3和0.05 µm 的三氧化二铝粉在抛光布上将电极表面抛光，然后依次在无水乙醇和蒸馏水中各超声洗涤2 min 。
2. K 3Fe(CN)6 溶液的循环伏安图 取5 mL1.0 ⨯ 10-3 mol·L 1K 3Fe(CN)6 溶液于10.00 mL 小烧杯中(或电解池中)，插入玻碳电极、铂丝电极和饱和甘汞电极。
以扫描速率0.1 V·s 1，从 0.20 ～＋0.60V 扫描，测定并记录i pa ，i pc和E pa ，E pc 的值。
3. 不同扫描速度下的K 3Fe(CN)6 溶液的循环伏安图改变扫描速率：0.1、0.15、0.2、0.3和0.4 V·s 1，其它同操作步骤2，测量K 3Fe(CN)6在各个循环伏安图的i pa 和i pc 。
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，简称CV）是一种常用的电化学测试技术，广泛应用于材料科学、电化学、生物分析等领域。
本文将介绍循环伏安法的原理和结果分析。
一、循环伏安法原理循环伏安法通过在电化学系统中施加恒定电压，测量电流随时间的变化，从而获得电化学反应的动力学信息。
其原理基于伏安定律和法拉第定律。
伏安定律（Ohm's Law）描述了电压、电流和电阻之间的关系，即U = I * R。
根据伏安定律，当施加在电化学系统上的电势变化时，电化学反应导致的电流也会发生变化。
法拉第定律则是描述了电化学反应电流与反应物浓度之间的关系。
根据法拉第定律，当电化学反应进行时，电流的大小与反应物浓度成正比。
循环伏安法通过循环扫描电位来实现对电化学反应的观测。
其步骤包括：首先，以一定速率从初始电位变化至最大电位；然后，以相同的速率从最大电位回到初始电位；最后，以相同速率在这两个电位间进行循环。
在不同电位下测量的电流值可以描绘出循环伏安曲线。
二、循环伏安法结果分析1. 循环伏安曲线形状分析根据循环伏安曲线的形状，可以判断电化学反应的类型和反应程度。
典型的循环伏安曲线形状包括正向扫描、逆向扫描和氧化还原峰。
正向扫描对应于电化学氧化反应，逆向扫描对应于电化学还原反应。
氧化还原峰则是反应物被氧化和还原的过程。
2. 峰电位和峰电流分析峰电位是循环伏安曲线中峰值所对应的电位值，峰电流则是在峰电位处发生的电流峰值。
通过分析峰电位和峰电流的数值可以获得反应的动力学参数，如扩散系数、转变速率等。
峰电位的大小可以反映反应的可逆性，大于理论值时表明反应不可逆。
3. 转变速率常数和电荷转移系数分析转变速率常数（k0）与电极表面反应物的扩散速率和电荷传输速率密切相关，体现了反应过程的快慢。
电荷转移系数（α）则表示电化学反应中电荷转移的效率。
通过计算这两个参数，可以了解反应的速率控制步骤以及反应机理。
循环伏安法实验报告
直流循环伏安法一、实验目的1．掌握用循环伏安法判断电极过程的可逆性。
2．学会使用电化学工作站测定循环伏安曲线。
3．学会测量峰电流和峰电位。
二、实验原理循环伏安法是在工作电极上施加一个线性变化的循环电压来记录电流随电位的变化曲线，施加的电压为等边三角波或等边阶梯波，电位可向阳极方向扫描，也可向阴极方向扫描。
它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原行为。
图为电化学实验装置图RE﹑WE﹑CE分别为参比电极、工作电极和对电极采用三电极体系，分别为参比电极、工作电极和对电极。
仪器输出的电信号加到工作电极和对电极上,被研究的物质在工作电极上发生电化学反应。
辅助电极与工作电极连成通路, 反应的电流通过工作电极和对电极。
参比电极用于稳定工作电极的电位并确定电流-电势曲线中的峰电位、半波电位等。
若溶液中存在氧化态O，电极上将发生还原反应：反向回扫时，电极上生成的还原态R将发生氧化反应：峰电流表示为：其峰电流与被测物质的浓度c、扫描速度v等因素有关。
从循环伏安图可以确定氧化峰电流pa i 和还原峰峰电流pc i ，氧化峰电位φpa 和还原峰电位φpc 的值。
对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比：1=pcpa i i氧化峰峰电位与还原峰峰电位差：Zpc pa 058.0≈-=∆ϕϕϕ（V ） 条件电位：2'pcpa ϕϕϕ+=︒ 由此可判断电极过程的可逆性。
三、仪器与试剂仪器：CHI 电化学工作站440；玻碳工作电极，铂丝对电极和饱和甘汞电极。
试剂：四、实验步骤1．玻碳电极（金圆盘电极或铂圆盘电极）的预处理用Al 2O 3粉将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗，用超声处理，待用。
2．K 3Fe(CN)6溶液的循环伏安图在电解池中放入配制好的K 3Fe(CN)6溶液，插入玻碳工作电极、铂丝辅助电极和Ag/AgCl 参比电极；以扫描速率20 mV/s ，从+0.80～－0.20 V 扫描，记录循环伏安图；以不同扫描速率：40、60、80、100和150 mV/s ，分别记录从+0.80～－0.20 V 扫描的循环伏安图。
9.27(学生)电化学实验--循环伏安法判断K3Fe(CN)6电极过程的可逆性
徐州工程学院教案徐州工程学院教案纸峰电流ip 可表示为：(1)式中K、n、D、v、A 和 c 分别为常数、电子转移数、扩散系数、电压扫描速率、电极面积和被测物质浓度。
由式(1) 可见，峰电流与被测物质浓度、扫描速率等因素有关。
从循环伏安图可确定氧化峰峰电流i pa和还原峰峰电流i pc，氧化峰峰电位φpa和还原峰峰电位φpc值。
对于可逆体系，氧化峰与还原峰的峰电流之比为：(2)氧化峰与还原峰的峰电位之差为：(mV) (3)条件电位：由此可判断电极过程的可逆性。
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：三、仪器及试剂仪器：LK2005A电化学工作站(CHI)；铂片电极2 支；饱和甘汞电极1 支。
试剂：2.0×10-2mol·dm-3铁氰化钾标准溶液，1.0mol·dm-3的氯化钾溶液，蒸馏水。
铬酸洗液：20g的K2Cr2O7，溶于40mL水中,将浓H2SO4360mL徐徐加入K2Cr2O7溶液中(千万不能将水或溶液加入H2SO4中),边倒边用玻璃棒搅拌,并注意不要溅出,混合均匀,冷却后,装入洗液瓶备用新配制的洗液为红褐色,氧化能力很强，当洗液用久后变为黑绿色（可加入固体高锰酸钾使其再生），即说明洗液无氧化洗涤力。
四、操作步骤电极可逆性判断在电解池(小烧) 中放入少(20mL ) 2.0×10-2mol·dm-3铁氰化钾标准溶液，1.0mol·dm-3的氯化钾溶液，插入2 支铂电极和 1 支饱和甘汞电极(取下橡胶帽)。
其中一支铂电极作指示电极，另一支铂电极作辅助电极，饱和甘汞电极作参比电极。
以扫描速率，从＋0.30 ~ -0.5 V 扫描，记录循环伏安图并判断电极可逆性。
存盘并记录ipa、ipc 和φpa、φpc 的值。
【铂片电极的处理：如上述判断出电极不可逆，则用铬酸洗液浸泡10 ~ 20 min 进行处理，然后用蒸馏水清洗，备用。
实验二十二 循环伏安法判断电极过程
实验二十二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0.8 V 和－0.2 V（vs.SCE）2．测量原理循环伏安图见图7。
峰电流可表示为：i p＝2.69×105×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 ＝ 2.2RT nF ≈ 0.056n （V ） （T = 298 K ） 条件电位E o ′：E o ′＝2pa pcE 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 ＝ 0.36 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（－0.2 V ）正向扫描到转折电位（＋0.8 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（＋0.8 V ）变到原起始电位（－0.2 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。
判断K3Fe(CN)6电极过程的可逆性
实验判断K3Fe(CN)6电极过程的可逆性一、实验目的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在电极上施加线性扫描电压，当到达设定的某终止电压后，再反方向回扫至设定的某起始电压。
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，电极上生成的还原态R将发生氧化反应： R=O+ne在一定扫描速率下，从起始电位负向扫描，溶液中[Fe(CN)6]3-被还原生成[Fe(CN)6]4-，产生氧化电流；当正向扫描变到原起始电位在工作电极表面生成的[Fe(CN)6]3-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，产生还原电流。
从循环伏安图可确定氧化峰峰电流i pa 和还原峰峰电流i pc，氧化峰峰电位φpa 和还原峰峰电位φpc 值。
对于可逆体系，氧化峰与还原峰的峰电流之比为：氧化峰与还原峰的峰电位之差为：(mV)由此可判断电极过程的可逆性。
三、仪器及试剂仪器：电化学工作站(CHI600D)；铂柱电极1支；铂丝电极1支；饱和甘汞电极1支。
试剂：1mol·L-1 KNO3溶液，0.01 mol·L-1K4 [Fe(CN)6]溶液四、实验内容1.配制不同浓度的K4 [Fe(CN)6]溶液：依次取1ml、2.5ml、5ml的0.01 mol·L-1K4 [Fe(CN)6]溶液于25ml的容量瓶中，每个均加入2.5ml的1mol·L-1 KNO3溶液，稀释至刻度，摇匀，充氮气除氧5分钟，备用。
2.铂片电极的处理铂电极用Al2O3粉末（粒径0.05 µm）将电极表面抛光，然后用蒸馏水清洗。
3.溶液的循环伏安图在电解池中插入电极，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，扫描速率为100 mV/s；起始电位为0.3V；终止电位为-0.1V。
开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。
五、结果与讨论1.计算并列出i pa / i pc 值、Δφ值。
循环伏安法测定铁氰化钾电化学性能
三、应用
• 循环伏安法是用途最广泛的研究电活性物质的电 化学分析方法，在电化学、无机化学、有机化学、 生物化学等领域得到了广泛的应用。由于它能在 很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原 行为，因此电化学研究中常常首先进行的是循环 伏安行为研究，如电极过程可逆性、电极反应机 理、计算电极面积和扩散系数等电化学参数、吸 附现象、催化反应、电化学-化学耦联反应。
5mV/s、 10 mV/s、 20 mV/s、40 mV/s
Sensitivity
调节
OK
六、数据处理
1. 从K3 [Fe(CN)6]溶液的循环伏安图上，读取并记录 ipa、ipc、 Epa 、 Epc 的值，计算相应的ipa/ ipc 、ΔEp， 估测电极反应的可逆性。 2. 相同扫描速度下（步骤3a），以ipa或 ipc对K3 [Fe(CN)6]溶液的浓度作图并拟合（origin，相关系 数 ），说明两者之间的关系。
0.0000020 2 0.0000020 0.0000015 0.0000015 0.0000010 1 0.0000010 0.0000005 0.0000005 0.0000000 0 0.0000000 -0.0000005 0.0000005 -0.0000010 -1 0.0000010 -0.0000015 0.0000015 -0.0000020 -2 0.0000020
• 循环伏安法与单扫描极谱法相似之处，都是以快速线性 扫描的形式对工作电极施加电压，记下i-E曲线，同样 有峰电流 ip和峰电位Ep，ip、Ep的表达式也分别相同。
• 对于可逆电极反应 ip＝2.69×105n3/2D1/2v1/2Ac 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）。由此可见，ip与v1/2和c都 是直线关系。由于Da和Dc大致相同，对于可逆电极反应 ipa/ ipc ≈1。
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。
循环伏安法研究电极的可逆性
芦丁的循环伏安表征
B-R缓冲溶液(pH=3.10)中，在 玻碳电极上用循环伏安法可得 到芦丁的一对氧化还原峰：
EPc=0.405V，EPa= 0.467V (v.s. SCE)
ΔE=62mV(v.s. SCE) IPa/ IPc=1:1.23
结论：电极反应为一准可逆过程
38
扫速的影响 还原峰峰电位E0/随扫速的增大而
E. Laviron. General expression of the linear potential sweep voltammogram in the case of Diffusionless electrochemical systems. Electroanal Chem, 1979, 101(1):19-28
35
类黄酮类化合物其结构 如卜所示。它们的衍生物 很多，其生物没有活性的 核心是抗氧化作用。
抗氧化作用本质是基于氧 化还原反应，利用电化学 对其进行电化学表征，并 建立电化学行为与抗氧化、 抗癌作用的关联关系具有 重要的意义。
36
芦丁的循环伏安行为
芦丁(Rutin）是一种多轻基黄 酮类化合物，存在于多种植物 的茎和叶中，是一些中草药的 有效成分。在临床上它可用于 治疗过敏性紫瘫及各种因毛细 管脆性增加而引起的出血性疾 病和冠状动脉高血压病 等。
10.00
5.00
0.00 -5.00 -10.00 -15.00
1
2 3 4 5 6 7
-20.00 0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 -0.100 -0.200
E/V
以多巴胺DA为例
14.00
12.00
循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe（CN）6的电极反应过程
循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe（CN）6的电极反应过程循环伏安法判断铁氰化钾K3Fe(CN)6的电极反应过程⼀、实验⽬的1. 掌握⽤循环伏安法判断电极反应过程的可逆性2. 学会使⽤伏安极谱仪3. 学会测量峰电流和峰电位⼆、实验原理循环伏安法是⽤途最⼴泛的研究电活性物质的电化学分析⽅法，在电化学、⽆机化学、有机化学、⽣物化学等领域得到了⼴泛的应⽤。
由于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原⾏为，因此电化学研究中常常⾸先进⾏的是循环伏安⾏为研究。
循环伏安是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。
典型的循环伏安图如图所⽰：选择施加在a点的起始电位E i，然后沿负的电位即正向扫描，当电位负到能够将Ox还原时，在⼯作电极上发⽣还原反应：Ox + Ze = Red，阴极电流迅速增加（b-d），电流在d点达到最⾼峰，此后由于电极附近溶液中的Ox转变为Red⽽耗尽，电流迅速衰减（d-e）；在f点电压沿正的⽅向扫描，当电位正到能够将Red氧化时，在⼯作电极表⾯聚集的Red将发⽣氧化反应：Red = Ox + Ze，阳极电流迅速增加（i-j），电流在j点达到最⾼峰，此后由于电极附近溶液中的Red转变为Ox⽽耗尽，电流迅速衰减（j-k）；当电压达到a点的起始电位E i时便完成了⼀个循环。
循环伏安图的⼏个重要参数为：阳极峰电流（i pa）、阴极峰电流（i pc）、阳极峰电位（E pa）、阴极峰电位（E pc）。
对于可逆反应，阴阳极峰电位的差值，即△E=E pa－E pc ≈56 mV/Z，峰电位与扫描速度⽆关。
⽽峰电流i p＝2.69×105n3/2AD1/2V1/2C，i p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）。
K3Fe(CN)6的电极反应研究——循环伏安法
基础化学实验IV （仪器分析实验）
K3Fe(CN)6的电极反应研
究——循环伏安法
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实验技能训练要点
电化学工作站的使用（第一次训练） 伏安法实验的基本技术（第一次训练）
方波伏安法
溶出伏安法
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循环伏安法是最重要的电分析化学研究方法之一。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”。它主要用于电极反应的机理的
研究而非定量分析。 根据循环伏安图可以判断电极反应的可逆程度，中间体 形成的可能性、相界吸附以及偶联化学反应的性质等。可用 来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理。 1938年Matheson和Nichols首先采用循环伏安法，1958年 Kemula 和Kubli 发展了这种方法，并将其应用于有机化合物 电极过程的研究。目前，电分析的各热点研究领域，例如电
帮助判断电极反应机理。
ip与v1/2呈直线关系，这是扩散控制的电极过程的主要特点。
与之对应的是 ip 与 v 成正比，这是吸附控制的电极过程的主要 特征。所以，循环伏安图可也帮助判断电极反应物或产物是 否在电极表面吸附。
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伏安法实验的注意事项
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循环伏安图上电流的运用
对于可逆电极过程，阴极和阳极峰的峰电流公式相同， 如下： ip=2.69×105n3/2AD1/2v1/2c ipa/ ipc=1 （ 5） （ 6）
物理化学实验报告 可逆体系的循环伏安研究 (自动保存的)
物理化学实验报告可逆体系的循环伏安研究1.实验目的（1）掌握循环伏安法研究电极过程的基本原理。
（2）学习使用CHI660电化学综合分析仪。
（3）测定K3Fe(CN)6体系在不同扫描速率时的循环伏安图。
2.实验原理（1）循环伏安法概述：循环伏安法（Cyclic Voltammetry）的基本原理是：根据研究体系的性质，选择电位扫描范围和扫描速率，从选定的起始电位开始扫描后，研究电极的电位按指定的方向和速率随时间线性变化，完成所确定的电位扫描范围到达终止电位后，会自动以同样的扫描速率返回到起始电位。
在电位进行扫描的同时，同步测量研究电极的电流响应，所获得的电流－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的电极过程的热力学可逆程度、得失电子数、是否伴随耦合化学反应及电极过程动力学参数，从而拟定或推断电极上所进行的电化学过程的机理。
（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、辅助电极构成的三电极系统，工作电极和参比电极组成电位测量，工作电极和辅助电极组成的回路测量电流。
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。
常用的参比电极有：饱和甘汞电极（SCE）、银－氯化银电极，因此，循环伏安曲线中的电位值都是相对于参比电极而言。
辅助电极可选用固态的惰性电极，如：铂丝或铂片电极、玻碳电极等。
电解池中的电解液包括：氧化还原体系（常用的浓度范围：mmol／L）、支持电解质（浓度范围：mol／L）。
循环伏安测定方法是：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，电位按选定的扫描速率呈线性变化从E1到达E2，然后连续反方向再扫描从E2回到E1，如图C17.1所示，电位随时间的变化呈现的是等腰三角波信号。
在扫描电位范围内，若在某一电位值时出现电流峰，说明在此电位时发生了电极反应。
循环伏安法测定铁氰化钾实验讲义
[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。
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峰电流ip 可表示为：
(1)
式中K、n、D、v、A 和 c 分别为常数、电子转移数、扩散系数、电压扫描速率、电极面积和被测物质浓度。
由式(1) 可见，峰电流与被测物质浓度、扫描速率等因素有关。
从循环伏安图可确定氧化峰峰电流i pa和还原峰峰电流i pc，氧化峰峰电位φpa和还原峰峰电位φpc值。
对于可逆体系，氧化峰与还原峰的峰电流之比为：(2)
氧化峰与还原峰的峰电位之差为：(mV) (3)
条件电位：
由此可判断电极过程的可逆性。
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：
三、仪器及试剂
仪器：LK2005A电化学工作站(CHI)；铂片电极2 支；饱和甘汞电极1 支。
试剂：2.0×10-2mol·dm-3铁氰化钾标准溶液，1.0mol·dm-3的氯化钾溶液，蒸馏水。
铬酸洗液：20g的K2Cr2O7，溶于40mL水中,将浓H2SO4360mL徐徐加入K2Cr2O7溶液中(千万不能将水或溶液加入H2SO4中),边倒边用玻璃棒搅拌,并注意不要溅出,混合均匀,冷却后,装入洗液瓶备用新配制的洗液为红褐色,氧化能力很强，当洗液用久后变为黑绿色（可加入固体高锰酸钾使其再生），即说明洗液无氧化洗涤力。
四、操作步骤
电极可逆性判断
在电解池(小烧) 中放入少(20mL ) 2.0×10-2mol·dm-3铁氰化钾标准溶液，
1.0mol·dm-3的氯化钾溶液，插入2 支铂电极和 1 支饱和甘汞电极(取下橡胶帽)。
其中一支铂电极作指示电极，另一支铂电极作辅助电极，饱和甘汞电极作参比电极。
以扫描速率，从＋0.30 ~ -0.5 V 扫描，记录循环伏安图并判断电极可逆性。
存盘并记录ipa、ipc 和φpa、φpc 的值。
【铂片电极的处理：如上述判断出电极不可逆，则用铬酸洗液浸泡10 ~ 20 min 进行处理，然后用蒸馏水清洗，备用。
】
五、结果与讨论
1.计算并列出ipa / ipc 值、值。
1.从实验结果说明在KNO3 溶液中极谱电极过程的可逆性。
六、注意事项
1.指示电极表面必须仔细处理，否则严重影响伏安曲线的形状。
2.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。
3.以上作图均应使用作图软件并打印。
七、思考题
1.解释溶液的循环伏安图。