循环伏安法测定铁氰化钾和电极反应过程
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实验一 循环伏安法测定铁氰化
钾的电极反应过程
11
实验目的
学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原 理及方法 熟悉伏安仪使用技巧 学习固体电极表面的处理方法
22
实验原理
1.循环伏安法 CV方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.
pc
20
d
阳极 i / 阴极
e
10
c
i
f
pc
0a
b
h
g
k
-10
ii
pa
pa
j
-20 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2
/v
图1-2 K3Fe(CN)6在KCL溶液中的循环伏安图
由图1-2 可见, 循环伏安图有两个 峰电流和两个峰电 位。ipc和 ipa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
也可认为电极反应是可逆的。
66
实验原理
4.计算原理
对可逆体系的正向峰电流,由Randles-savcik方程
可表示为:
ip 2.69105 n3 2AD1 21/2C
(1-3)
式中：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)
为扫描速度(V/s)
c为浓度(mol/L)
1010
谢谢观赏
33
E/ V
实验原理
-0.2
E2
0.0
0.2
0.4
E1
0.6 0
正向扫描 逆向扫描
10 20 30
E1
40
t s
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.
Biblioteka Baidu
图1-1 循环伏安法的典型激发信号
44
实验原理
2.循环伏安图分析
77
实验仪器及试剂
仪器：CHI660C电化学分析仪；圆盘型工作电极 铂丝辅助电极和饱和KCl参比电极组成电极系统。
试剂：铁氰化钾溶液:2.0×10-3mo1/L；氯化钾溶 液:0.1 mo1/L。
88
实验步骤
1．配制试液 2．Pt工作电极预处理 去离子水冲洗铂电极；Al2O3粉末将电极表面抛光; 蒸馏水清洗;超声水浴中清洗2～3分钟;重复清洗三次. 3．循环伏安法测量 设定起始电位和转向电位,电解质浓度一定下,逐一 变化扫描速率测量,记录循环伏安图.然后在扫描速率一 定下,逐一变化电解质浓度,记录循环伏安图.
别为Epc和Epa。
55
实验原理
3.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，
99
实验数据处理
1.从循环伏安图上读取ipc、ipa、Epc、Epa 的值。
2. 绘制同一铁氰化钾浓度下ipc与相应的 1/2的关
系曲线，说明峰电流与扫描速率的关系，若研究电极 的面积已知可通过直线的斜率可求得铁氰化钾的扩散 系数。
3.绘制同一扫描速率下铁氰化钾ipc与相应的 C的 关系曲线，说明峰电流与电解质浓度的关系。
钾的电极反应过程
11
实验目的
学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原 理及方法 熟悉伏安仪使用技巧 学习固体电极表面的处理方法
22
实验原理
1.循环伏安法 CV方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.
pc
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阳极 i / 阴极
e
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-20 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1 -0.2
/v
图1-2 K3Fe(CN)6在KCL溶液中的循环伏安图
由图1-2 可见, 循环伏安图有两个 峰电流和两个峰电 位。ipc和 ipa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
也可认为电极反应是可逆的。
66
实验原理
4.计算原理
对可逆体系的正向峰电流,由Randles-savcik方程
可表示为:
ip 2.69105 n3 2AD1 21/2C
(1-3)
式中：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)
为扫描速度(V/s)
c为浓度(mol/L)
1010
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33
E/ V
实验原理
-0.2
E2
0.0
0.2
0.4
E1
0.6 0
正向扫描 逆向扫描
10 20 30
E1
40
t s
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.
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图1-1 循环伏安法的典型激发信号
44
实验原理
2.循环伏安图分析
77
实验仪器及试剂
仪器：CHI660C电化学分析仪；圆盘型工作电极 铂丝辅助电极和饱和KCl参比电极组成电极系统。
试剂：铁氰化钾溶液:2.0×10-3mo1/L；氯化钾溶 液:0.1 mo1/L。
88
实验步骤
1．配制试液 2．Pt工作电极预处理 去离子水冲洗铂电极；Al2O3粉末将电极表面抛光; 蒸馏水清洗;超声水浴中清洗2～3分钟;重复清洗三次. 3．循环伏安法测量 设定起始电位和转向电位,电解质浓度一定下,逐一 变化扫描速率测量,记录循环伏安图.然后在扫描速率一 定下,逐一变化电解质浓度,记录循环伏安图.
别为Epc和Epa。
55
实验原理
3.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，
99
实验数据处理
1.从循环伏安图上读取ipc、ipa、Epc、Epa 的值。
2. 绘制同一铁氰化钾浓度下ipc与相应的 1/2的关
系曲线，说明峰电流与扫描速率的关系，若研究电极 的面积已知可通过直线的斜率可求得铁氰化钾的扩散 系数。
3.绘制同一扫描速率下铁氰化钾ipc与相应的 C的 关系曲线，说明峰电流与电解质浓度的关系。