循环伏安法及应用

循环伏安法及应用

摘要：本文主要介绍了电化学研究方法中的循环伏安法实验技术的基本原理及其在电极反应的可逆性、定量分析及电极制备方面的应用。

关键词：电化学；循环伏安法；原理；应用

一、循环伏安法的概念及原理

循环伏安法(CyclicVoltammetry)是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。该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。循环伏安法还可以改变电位以得到氧化还原电流方向。

循环伏安法中电压扫描速度可从每秒钟数毫伏到1伏。

若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。因此一次三角波形扫描，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。

二、循环伏安法的应用

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”。可根据循环伏安图中曲线的形状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。

（一）、判断电极反应的可逆性

循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此可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来判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。如黄可龙等采用循环伏安法对4LiFePO 在水溶液中的电化学行

为进行了研究，结果表明，4LiFePO 在饱和3LiNO 溶液中具有良好的电化学可逆

性；黄宝美等研究了大豆黄素在玻碳电极的电化学行为，表明大豆黄素的电极过程具有吸附性和不可逆性。

循环伏安法有两个重要的实验参数，一个是峰电流之比，即

pc pa i i ；二是峰电流之差，即pc pa i i -。

（1）可逆 a.1pc

pa i i =，且与电位扫描速率、转换电位E λ和扩散系数等无关；

b.58p pa pc E E E mV n =-≈

（25℃）

（2）部分可逆 58p pa pc E E E mV n =->（25℃)

(3)完全不可逆，无逆向反应

（二）、定量分析

在循环伏安实验中，某物质在电极上具有明显的氧化峰电流，而且在一定浓度范围内，某物质的氧化峰电流与其浓度呈线性关系。则可以根据该物质在某一氧化峰电流，由线性关系反推出该物质的浓度，从而计算出该物质的含量。此方法一般是用于微量分析。

目前，利用循环伏安法进行定量分析主要用于药物的成分分析上，如在pH=8.0O H NH Cl NH 234⋅-的缓冲溶液中，采用循环伏安法测定中药葛根中葛根素的含量；另外，在食品工业中也可以用循环伏安法进行定量分析，如采用循环伏安法测定食物油中过氧化物的含量和测定茶叶中茶多酚的含量。而且在环境监测和质量监测方面也有应用，如采用循环伏安法测定水样中的汞和苯酚；测定染发剂中的对苯二胺。

（三）、电极制备方面

实验技术手段的发展也体现在循环伏安法在电极制备方面的应用。如采用循环伏安法成功制备了Pt-Sn/GC 电极，并采用电化学方法研究了Pt-Sn/GC 电极对乙醇的电催化氧化；在()32Pb NO 和3HNO 的混合电镀液中，采用循环伏安法成功

在石墨板基地上沉积2PbO 薄膜电极，而且此法制备的石墨基2PbO 电极在超级电

容中具有很好的电化学性能。

三、展望

循环伏安法作为一种常用的电化学实验方法，其应用方面的发展是迅速的，其应用领域也在不断拓展。例如其在定量分析方面的应用，一经成功便迅速发展到各个领域，相信循环伏安法在以后的科研工作中将会发挥更大的作用。

参考文献

【1】何为.唐先忠.王守绪.等.线性扫描伏安法与循环伏安法实验技术[J].实验科学与技术.2005.(10):126-128.

【2】姚程炜.任小敏.严正雄.等.葛根素的循环伏安法测定及其电化学行为研究[J].分析测试技术与仪器.2010.16（2):97-99.

【3】邓鹏.薛文通.宋康.等.循环伏安法测定油脂中过氧化物含量的研究[J].中国食物与营养.2008.(4):26-29.

【4】金根娣.杨阿喜.用杯[4].理化检验-化学分册.2011.47(9):1074-1076.