电化学测试实验报告

电化学测试技术实验报告

实验地点:8号楼8313

姓名：***

学号：SX*******

指导教师：佟浩

实验一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。

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：

[Fe(CN)6]3- + e-= [Fe(CN)6]4-φθ= 0.36V

电极电位与电极表面活度的Nernst方程式为：

φ=φθ’+ RT/F ln(COx/CRed)

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（+0.6 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0.1M NaCl溶液中[Fe(CN)6]4-的电子转移速率大，为可逆体系（1M NaCl溶液中，25℃时，标准反应速率常数为

5.2×10-2 cm2s-1）。

三、仪器和试剂

电化学分析系统；铂盘电极；铂柱电极，饱和甘汞电极；电解池；容量瓶。

0.50 mol·L-1 K3[Fe(CN)6]；0.50 mol·L-1 K4[Fe(CN)6] ；1 mol·L-1 NaCl

四、实验步骤

1. 指示电极的预处理

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。

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-0.2 V；终止电位为+0.6 V。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10 mV/s、25 mV/s、50 mV/s、100 mV/s、200 mV/s、500 mV/s,在-0.15 V至+0.7 V电位范围内扫描，分别记录循环伏安图。

五、注意事项

1. 实验前电极表面要处理干净。

2. 扫描过程保持溶液静止。

六、数据处理

1、将不同扫描速率5、10、25、50、100、200、500mV/s的循环伏安曲线进行处理，得到阳极峰和阴极峰电流值，将其与扫速的二分之一次方作曲线，得到如图所示：

图1 不同扫速的CV曲线（无NaCl）

图2 不同扫速的CV曲线（有NaCl）

2、分别以i pa、i pc对v1/2作图:

表1 扫描速率与峰电流（无NaCl）

扫速

5 10 25 50 100 200 500 v/(mV/s)

V1/2 2.24 3.16 5 7.07 10 14.14 22.36 i pa/mA 0.01105 0.01562 0.02379 0.03135 0.03851 0.04918 0.06994 i pc/mA -0.0105 -0.01399 -0.01959 -0.02512 -0.03219 -0.04336 -0.0694

图3 i pa与i pc对v作图峰电流与扫描速率间的关系（无NaCl）

表2 扫描速率与峰电流

扫速

5 10 25 50 100 200 500 v/(mV/s)

V1/2 2.24 3.16 5 7.07 10 14.14 22.36 i pa/mA 0.00632 0.00978 0.01562 0.02125 0.02781 0.03913 0.06558 i pc/mA -0.007 -0.00901 -0.01408 -0.0161 -0.02235 -0.03029 -0.05112

图4 i pa与i pc v 七实验结论

峰电流的比值为：ip

1/ip

2

≈1。由此可知，铁氰化钾体系(Fe(CN)

6

3-/4-)在中

性水溶液中的电化学反应是一个可逆过程。(注：由于该体系的稳定，电化学工

作者常用此体系作为电极探针，用于鉴别电极的优劣。) 在误差的范围内K

3

[Fe(CN)

6

]在NaCl溶液中电极过程的具有可逆性。

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。

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。由图得出峰电流i

pa 和i

pc

与扫描速度的二分之一次方呈线

性关系，相关系数达到0.9919，0.9965以及0.9841，0.9974。由此可说明，铁氰化钾循环伏安是由扩散控制的电极过程。

实验三 铁氰化钾交流阻抗

一、实验目的：

1.了解交流阻抗的测试原理和方法

2.学会解读交流阻抗图谱

二、实验原理：

2222)()1('P d d P L R C C R R Z +++++=ω

σωωσωσ 2

2222

2)()1()()1(''P d d P d d R C C R C C Z ++++++=ω

σωωσωσωωσωσ 在低频区，1)1(lim 0

=+→d C ωσω，简化后可得：

P L R R Z ++=ωσ'； d d d C C C Z 222)1(''σω

σσωσωσ+=++= 在高频区，当∞→ω时，可以求得：

2221'P

d P L R C R R Z ω++=，222221''P d P d R C R C Z ωω+=，两式消去ω得： 222)2

('')2'(P P L R Z R R Z =+-- 三、 试验装置：

CHI750C 电化学工作站，铁氰化钾，亚铁氰化钾，铂电极，参比电极。

四、实验步骤

1．溶液的配制

在250mL 容量瓶中，依次加入K 4Fe(CN)6溶液和K 3Fe(CN)6溶液，使稀释至接近刻度处，静置，用蒸馏水定容。配制K 3[Fe （CN ）6] 和K 4[Fe （CN ）6]浓度均为0.005mol/L 的溶液。

2． K 4Fe(CN)6溶液和K 3Fe(CN)6溶液的交流阻抗曲线

初始电平0.1V ，从低频0.01Hz 到高频100KHz ，振幅0.005V 。

五、结果与讨论