循环伏安法PPT课件
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Cyclic Voltammetry-循环伏安法-英文PPT课件
polarography
A classical electroanalytical technique discovered in 1922 by J. Heyrovsky, for which he was awarded the Nobel Prize for Chemistry in 1959. Essentially, it is linear-sweep voltammetry using a dropping-mercury electrode for working electrode and a large mercury pool as counter electrode.
g是正值时表示吸附物质之间是吸引作用，g是负值时表示 吸附物质之间是排斥作用。
常用的研究物质在电极表面吸附的电化学方法有循 环伏安法和电势双阶跃法
循环伏安法
图3.24
吸附物质的循环循环伏安图
图3.25
图3.26
图3.27
R.H.Wopschall and I.Shain, Anal.Chem.,39, 1514(1967)
3.4 特性吸附
即使电场不存在也能发生的吸附- 特性吸附 特性吸附使零电荷电势(EPZC)发生移动。 负离子使之负移，正离子使之正移。为什么？ 为什么表面活性剂能够使微分电容在EPZC处变 化很大？
答案：见吴浩青，李永舫《电化学动力学》p24－26.
吸附等温线(isotherm)：(1)Langmuir; (2)Temkin; (3)Frumkin.
28
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
A classical electroanalytical technique discovered in 1922 by J. Heyrovsky, for which he was awarded the Nobel Prize for Chemistry in 1959. Essentially, it is linear-sweep voltammetry using a dropping-mercury electrode for working electrode and a large mercury pool as counter electrode.
g是正值时表示吸附物质之间是吸引作用，g是负值时表示 吸附物质之间是排斥作用。
常用的研究物质在电极表面吸附的电化学方法有循 环伏安法和电势双阶跃法
循环伏安法
图3.24
吸附物质的循环循环伏安图
图3.25
图3.26
图3.27
R.H.Wopschall and I.Shain, Anal.Chem.,39, 1514(1967)
3.4 特性吸附
即使电场不存在也能发生的吸附- 特性吸附 特性吸附使零电荷电势(EPZC)发生移动。 负离子使之负移，正离子使之正移。为什么？ 为什么表面活性剂能够使微分电容在EPZC处变 化很大？
答案：见吴浩青，李永舫《电化学动力学》p24－26.
吸附等温线(isotherm)：(1)Langmuir; (2)Temkin; (3)Frumkin.
28
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
循环伏安法_厦大《实验电化学》课件
循环伏安法 (Cyclic voltammetry)
内容
相关概念简介 线性扫描伏安法简介 循环伏安法简介（用CHI获得循环伏安图的一个具体例子） 分类（电极反应类型 ，循环伏安图的不同特征，所涉及的参数） 一些注意事项
相关概念简介
研究对象：离子导体和电子导体的界面
电化学实验装置示意图
CE WE RE
O 和电极之间发生电荷转移
(faradaic)
R 从电极表面脱附(或发生化学反应)
(non-faradaic)
R 从电极表面向溶液本体传递(生成新相) (mass transport)
电极过程：电极反应、传质过程、相关化学反应
相关概念简介
O ne
扩散层
O* 溶液本体
电极 R
R*
双
电
层
~107 V/cm
重复以上过程，测量2，4，6，8，10mM K3Fe(CN)6 ＋ 0.5 M H2SO4溶 液中的CV数据
可测量一个未知浓度溶液的CV数据
K3Fe(CN)6 溶液循环伏安曲线的测定以及实验数据的分析
测量氧化还原峰电位Epc、Epa 及峰电流Ipc、Ipa； Ep与扫描速度无关等数据，→ 可逆 Ep = Epa – Epc＝ 0.058/n 计算n 以氧化还原峰电流Ipc、Ipa 分别与扫速的平方根ν1/2 作图， 以ip = (2.69 x 105)n3/2 A D1/2 C V1/2 公式由斜率计算扩散系数（ Ip ∝ v1/2） 作不同浓度的峰电流数据作标准曲线（相同扫描速度），可计算未知浓度溶液的 浓度
随后化学反应
E O+ e
R
可逆
CR
S
不可逆
根据电量估算， Cu的覆盖度θCu 约为2/3 在ECSTM的研究中，在UPD的第二阶段， 观察到（√3×√3）有序结构。此结构对应 的覆盖度仅为1/3 最初，由于不够重视CV图中峰电量的数据，文献中将这一结构 错误地指认为Cu原子形成的结构。
电化学工作站仪器使用操作说明书循环伏安法ppt课件
液清洗电极表面以消除极化； 参比电极是否损坏。
电压稳定后，可点击Check cell connections进 入下级子菜单选择合适的参比电极，选择完成 后退出极化曲线进行测试。
15
三电极体系如下：
16
6. 点击start recording开始测试；
17
7. 测试完毕，点击save measurement保存文件到指 定文件夹，点击 export ascii list导出文本文件，点 击export drawing复制图形；
7
二. 操作流程
1. 开启电脑，此时面板左下方busy灯及state灯 亮，打开电化学工作站后面电源，面板左上 方busy灯亮；
2. 点击桌面快捷方式Thales USB或开始程序中 的Thales→Thales USB进入；
3. 点击D Start Thales 进入工作界面；
8
9
按照颜色一致原则接线，红色为对电极，绿色为参比电极， 黑色（三电极体系时，黑色电极与蓝色电极相连作为一个电 极）为工作电极，按照从下到上原则接线。
20kHz，± 200kHz； 旋转圆盘电极： 综合电化学配件包：玻璃碳工作电极，3根Ag/AgCl参比电极，
参比电极储存瓶，铂丝辅助电极，工作电极安装组件，工作 电极安装工具，电极抛光工具，乙烯基气体管道，12个标准 电池瓶。
6
3. 优点： IM6ex电化学工作站相比于其他IM6系列仪器优点：
主机包括恒电位仪/恒电流仪和频率发生器及分析仪； 硬件结构为一体化设计，支持高频率高输入阻抗测试，具
有强大的扩展能力； 软件控制界面友好，功能强大，能满足绝大多数电化学研
究需要。 IM6ex电化学工作站因其功能齐全广泛应用于化学与物理 电源、功能材料、腐蚀与防护、电化学沉积、电化学分析 及教学。
电压稳定后，可点击Check cell connections进 入下级子菜单选择合适的参比电极，选择完成 后退出极化曲线进行测试。
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三电极体系如下：
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6. 点击start recording开始测试；
17
7. 测试完毕，点击save measurement保存文件到指 定文件夹，点击 export ascii list导出文本文件，点 击export drawing复制图形；
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二. 操作流程
1. 开启电脑，此时面板左下方busy灯及state灯 亮，打开电化学工作站后面电源，面板左上 方busy灯亮；
2. 点击桌面快捷方式Thales USB或开始程序中 的Thales→Thales USB进入；
3. 点击D Start Thales 进入工作界面；
8
9
按照颜色一致原则接线，红色为对电极，绿色为参比电极， 黑色（三电极体系时，黑色电极与蓝色电极相连作为一个电 极）为工作电极，按照从下到上原则接线。
20kHz，± 200kHz； 旋转圆盘电极： 综合电化学配件包：玻璃碳工作电极，3根Ag/AgCl参比电极，
参比电极储存瓶，铂丝辅助电极，工作电极安装组件，工作 电极安装工具，电极抛光工具，乙烯基气体管道，12个标准 电池瓶。
6
3. 优点： IM6ex电化学工作站相比于其他IM6系列仪器优点：
主机包括恒电位仪/恒电流仪和频率发生器及分析仪； 硬件结构为一体化设计，支持高频率高输入阻抗测试，具
有强大的扩展能力； 软件控制界面友好，功能强大，能满足绝大多数电化学研
究需要。 IM6ex电化学工作站因其功能齐全广泛应用于化学与物理 电源、功能材料、腐蚀与防护、电化学沉积、电化学分析 及教学。
循环伏安法详解PPT课件
第13页/共18页
实验步骤
• 3．以10mV·s-1的扫描速率分别对20mmol•L-1、10mmol•L-1、5mmol•L-1、 2mmol•L-1、1mmol•L-1的K3Fe(CN)6溶液进行循环伏安扫描，了解Ipc、Ipa、 Δp与浓度的关系。
• 实验完毕，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭干净。
实验目的
1．掌握循环伏安法的基本原理和测量技术。 2．通过对体系的循环伏安测量，了解如何根据峰电流、峰电势及峰电势差和扫描
速度之间的函数关系来判断电极反应可逆性，以及求算有关的热力学参数和动力学 参数 。
第1页/共18页
实验原理
• 循环伏安法是指在电极上施加一个线性扫描 电压，以恒定的变化速度扫描，当达到某设 定的终止电位时，再反向回归至某一设定的 起始电位，循环伏安法电位与时间的关系为 （见图a）
第14页/共18页
数据处理
• 从循环伏安图上读出Ipc、Ipa、Δp，作Ipc和Ipc~CO图。 第15页/共18页
注意事项
（1）测定前仔细了解仪器的使用方法。 （2）每一次循环伏安实验前，必须严格按照步骤1中所述，处理电极。
第16页/共18页
思考题
1．在三电极体系中，工作电极、辅助电极和参比电极各起什么作用。 2．按1式，当υ→0时，Ip→0，据此可以认为采用很慢的扫描速度时不出现
第12页/共18页
实验步骤
（3）分别以5mV•s-1、10mV·s-1、20 mV•s-1、50 mV•s-1、80 mV•s-1、100 mV•s-1的扫描速率对5mmol•L-1K3Fe(CN)6＋0.5 mol•L-1KCl体系进行循环伏安实验， 求出Δp、Ipc、Ipa，了解Ipc、Ipa、Δp与扫描速率的关系。
实验步骤
• 3．以10mV·s-1的扫描速率分别对20mmol•L-1、10mmol•L-1、5mmol•L-1、 2mmol•L-1、1mmol•L-1的K3Fe(CN)6溶液进行循环伏安扫描，了解Ipc、Ipa、 Δp与浓度的关系。
• 实验完毕，清洗电极、电解池，将仪器恢复原位，桌面擦拭干净。
实验目的
1．掌握循环伏安法的基本原理和测量技术。 2．通过对体系的循环伏安测量，了解如何根据峰电流、峰电势及峰电势差和扫描
速度之间的函数关系来判断电极反应可逆性，以及求算有关的热力学参数和动力学 参数 。
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实验原理
• 循环伏安法是指在电极上施加一个线性扫描 电压，以恒定的变化速度扫描，当达到某设 定的终止电位时，再反向回归至某一设定的 起始电位，循环伏安法电位与时间的关系为 （见图a）
第14页/共18页
数据处理
• 从循环伏安图上读出Ipc、Ipa、Δp，作Ipc和Ipc~CO图。 第15页/共18页
注意事项
（1）测定前仔细了解仪器的使用方法。 （2）每一次循环伏安实验前，必须严格按照步骤1中所述，处理电极。
第16页/共18页
思考题
1．在三电极体系中，工作电极、辅助电极和参比电极各起什么作用。 2．按1式，当υ→0时，Ip→0，据此可以认为采用很慢的扫描速度时不出现
第12页/共18页
实验步骤
（3）分别以5mV•s-1、10mV·s-1、20 mV•s-1、50 mV•s-1、80 mV•s-1、100 mV•s-1的扫描速率对5mmol•L-1K3Fe(CN)6＋0.5 mol•L-1KCl体系进行循环伏安实验， 求出Δp、Ipc、Ipa，了解Ipc、Ipa、Δp与扫描速率的关系。
循环伏安及能级计算PPT演示课件
实例六：
EHOMO=-(Eoxonset→SCE+4.4eV)=-(Eox+4.4eV+0.34eV) ELUMO=-(Eredonset→SCE+4.4eV)=-(Ered+4.4eV+0.34eV)
J.Phys.Chem.B,Vol.114,No.1,2010.141-150 •19
实例七：
实例五：
Eox=0.91eV Ered=-1.39eV
Eox=0.59eV Ered=-1.43eV
The optical band gap is estimated from the onset of the absorption edge (MLCT) of the thin film.
J.Mater.Chem.,2006, 16,1281–1286 •18
用饱和甘汞电极（SCE)作参比电极，它相对于NHE电位为0.24eV ，则计算能级的公式为：
EHOMO=eEox+4.5+0.24=eEox+4.74eV
ELUMO=eEred+4.5+0.24=eEred+4.74eV
Eg=EHOMO-ELUMO 能还可以由吸收光谱得出隙：Eg= hc/λabs=1240/λabs
•12
测试方法
氧化： 所用溶剂为二氯甲烷（5ml），电解质（四丁基六氟磷酸铵）180mg，样品2mg；二氯甲烷经氢化 钙干燥，重蒸。 从图中看出在0.9V到1.1V之间有小的凸起，测试时延长通氮气时间，凸起没有消失，说明不是氧 气。有可能是二氯甲烷中的杂质。 仪器参数设置：High E=3V， Low E= 0V, Scan Rate(V/s)= 0.1, Segment=4, Smpl interval(V)= 0.001, Quiet Time(s)= 4, Sensitivity(A/V)=1e-4
循环伏安法ppt课件
(2) 然后反向向阴极扫描，又出现 两个阴极峰2和3。
(1) 从起点S开始，电图位8-往19正方向进行阳极
扫描，得到阳极峰1。
13
(3) 再进行一次阳极扫描，则又出现两 个阳极峰4和5，且峰5的电位值与峰1 相同。
对-亚氨基苯醌又 还原成对-氨基苯
酚
O + 2H++2e-
NH
OH 苯醌在较负的电位 O
1
循环伏安法是最重要的电分析化学研究方法之一。在电化学、 无机化学、有机化学、生物化学等研究领域有着广泛的应用。用于 研究电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数等。循环伏安法 还可用于电化学-化学偶联过程的研究，即在电极反应过程中，还伴 随有其他化学反应的发生。
2
一、循环伏安法
以快速线性扫描的形式施加三角波电压，一次三角波扫描完成一个还原过
OH
被还原成对苯二酚 解释:
+ 2H++ 2e-
NH2
O
OH
(2)此时，部分反应产物(对亚氨 基苯醌)由于不稳定，在电极表 面发生化学反应，生成苯醌。
O K
+ H3O+
峰5：同峰1
对苯二酚又氧 OH 化成苯醌
OH
O
+2H++ 2e-
O
NH
OH
(1)对氨基苯酚
O
此时溶液中含有:
的氧化峰
+ 2H++2e-
程和氧化过程的循环，然后根据i—φ曲线进行分析的方法称为循环伏安法。
3
(一) 基本装置
二、工作原理
同普通极谱法。 1. 三角波电压
将线性扫描电压施加到电极上，从起始电压 Ui开始沿某一方向扫描到终止电压Us后，再以同 样的速度反方向扫至起始电压，加压线路成等腰 三角形，完成一次循环。根据实际需要，可以进 行连续循环扫描。
循环伏安法介绍(精选)共37页PPT
循环伏安法介绍（精选）
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
《循环伏安法》课件
04
CATALOGUE
循环伏安法的应用实例
在电池研究中的应用
电池性能评估
01
循环伏安法可以用来评估电池的电化学性能，如容量、能量密
度和功率密度等。
电池老化研究
02
通过循环伏安法可以研究电池的老化过程，了解电池在不同循
环次数下的性能变化。
电池反应机制研究
03
循环伏安法可以用来研究电池的电化学反应机制，深入了解电
05
CATALOGUE
循环伏安法的优缺点
循环伏安法的优点
01
高灵敏度
循环伏安法能够检测到微小的电 化学反应，因此对于痕量物质的 检测具有高灵敏度。
结构简单
02
03
信息丰富
该方法使用的实验装置相对简单 ，操作方便，适合于多种应用场 景。
循环伏安法可以提供关于电化学 反应动力学的信息，如反应速率 常数、扩散系数等。
THANKS
感谢观看
污染的影响。
02
采用适当的支持电解质
选择合适的支持电解质可以提高电化学测量的灵敏度和线性范围。
03
采用适当的扫描速率
适当的扫描速率可以平衡电化学反应的测量时间和精度，提高测量结果
的准确性。
06
CATALOGUE
未来展望
循环伏安法的发展趋势
技术进步
随着科学技术的不断进步，循环伏安法在实验设 备、测量精度和数据处理方面将得到进一步优化 。这可能包括使用更高性能的电极、更稳定的电 解质和更先进的信号处理技术。
电子转移
电化学反应中，电子从反 应物转移到受体，是实现 化学能转化为电能的关键 过程。
离子传输
在电化学反应过程中，离 子在溶液中的迁移对于电 荷平衡和电流的产生具有 重要意义。
论述第十章循环伏安法.ppt
10-2 应用
循环伏安法除了作为定量分析方法外，更主要的是作为 电化学研究的方法，可用于研究电极反应的性质、机理 及电极过程动力学参数等。
测定时用线性扫描就可以了，脉冲灵敏度更高 研究机理时则一定要用循环伏安法
演示课件
一、可逆体系标准电极电位EØ的测定
氧化峰峰电位： 还原峰峰电位：
Ep,a
E1 2
B X k1 A Z (化学反应 ) 演示课件
1、前行化学反应的电极过程——前行动力波(CE)
B Ox
化学反应
Ox ne Re d 电极反应
非电活性物质B经化学反应形成电活性物质Ox，Ox在电极 上可逆反应生成产物Red。
为化学反应速率常数
演示课件
很大，即化学反应非常快，则ＣＶ将是一个简单扩散
演示课件
峰1
在阴极扫描时，对－亚氨基苯醌被重新还原为对氨基苯酚， 形成峰2。
峰2
峰3和峰4也是一对氧化还原峰，它们是如何形成的？可 能是另外一对物质产生的。
演示课件
对－亚氨基苯醌易发生水解反应，变成苯醌。苯醌是电活性 的，在较负的电位上被还原为对苯二酚形成峰3
峰3 再一次阳极扫描时，对苯二酚演示被课件氧化为苯醌，形成峰4
ip,a/ ip,c
=1
=0
演示课件
四、用循环伏安法判断均相转化反应
（电化学—化学耦联反应 ）
动力波可分为三类：
1）前置均想转化反应：化学反应超前于电极反应：
Y k f A ne B kb
2）随后均相转化反应：化学反应滞后于电极反应：
A ne B k f P kb
3）化学反应与电极反应平行： A ne B(电极反应）
Ox ne Red
还原过程
《循环伏安法实验》课件
《循环伏安法实验》PPT 课件
循环伏安法实验PPT课件大纲
实验目的
1 掌握基本原理和操作技能
了解循环伏安法和电化学反应、分析方法
实验原理
原理介绍
讲解循环伏安方法的仪器、原理以及操作步骤
实验步骤
1
准备实验材料和仪器
确保所有实验材料和仪器齐全并处于
制备电极和样品
2
良好状态
正确制备电极和样品，确保实验准确
注意仪器的维护保养
定期维护仪器，预防设备 故障
实验结果分析
绘制图像
根据实验数据绘制图像
分析电化学性质
利用数据分析样品溶液的电
实验总结
1 复述实验目的、原理和结果
简洁复述实验的目的、原理和结果
2 总结实验的优点和不足
总结实验的优点和改进建议
参考文献
• 实验指导书 • 电化学分析书籍 • 相关文献
性
3
连接电路和调试仪器
按照正确的步骤连接电路，并校准仪
循环扫描样品溶液
4
器
根据实验要求循环扫描样品溶液
5
记录电位和电流数据
准确记录实验过程中的电位和电流数
分析和处理数据
6
据
利用收集到的数据进行分析和处理
实验注意事项
注意安全事项
避免电击和化学伤害，确 保实验安全
严格按操作步骤进行
遵循正确的操作步骤，以 避免实验失败
循环伏安法实验PPT课件大纲
实验目的
1 掌握基本原理和操作技能
了解循环伏安法和电化学反应、分析方法
实验原理
原理介绍
讲解循环伏安方法的仪器、原理以及操作步骤
实验步骤
1
准备实验材料和仪器
确保所有实验材料和仪器齐全并处于
制备电极和样品
2
良好状态
正确制备电极和样品，确保实验准确
注意仪器的维护保养
定期维护仪器，预防设备 故障
实验结果分析
绘制图像
根据实验数据绘制图像
分析电化学性质
利用数据分析样品溶液的电
实验总结
1 复述实验目的、原理和结果
简洁复述实验的目的、原理和结果
2 总结实验的优点和不足
总结实验的优点和改进建议
参考文献
• 实验指导书 • 电化学分析书籍 • 相关文献
性
3
连接电路和调试仪器
按照正确的步骤连接电路，并校准仪
循环扫描样品溶液
4
器
根据实验要求循环扫描样品溶液
5
记录电位和电流数据
准确记录实验过程中的电位和电流数
分析和处理数据
6
据
利用收集到的数据进行分析和处理
实验注意事项
注意安全事项
避免电击和化学伤害，确 保实验安全
严格按操作步骤进行
遵循正确的操作步骤，以 避免实验失败
最新循环伏安法介绍PPT课件
Fig.4典型准可逆体系和不可逆体系的循环伏安图。
Fig.5 线性扫描曲线
反应可逆性的判断
对一个可逆反应，峰电位与扫描速度和浓度无关。
Epa与Epc 之差
也可用来判断电极反应的可逆程度。
Ep Epa Epc
EpEpaEpc
2.3R T5m 9 V nF n
(at 25°C)
(3)
对于不可逆体系， Δ Ep > 59/n(mV), ipa / ipc < 1。 ΔEp越大， 阴阳峰电流比值越小，则该电极体系越不可逆。对于不可逆电 极电程来说，反向电压扫描时不出现阳极波。
•
5．电极过程可逆性判断
电极反应机理研究
首先阳极扫描，对－胺基苯酚被氧化产 生了峰1的阳极波。
反向阴极扫描，得到峰2、3的阴极波， 是由于前面阳极扫描的氧化产物对－亚 胺基苯醌在电极表面上发生化学反应， 部分对－亚胺基苯酚转化为苯醌：
对－亚胺基苯醌及苯醌均在电极上还原 ， 分别产生对－胺基苯酚和对苯二酚
峰电位的确定
• 一般情况下，伏安图谱上的峰比较宽，因而难以确定峰电位。所以，有时以 0.5 ip的电位（称为半峰电位EP/2）来对电极反应进行表征更方便。理论上，
： 半峰电位与半波电位的关系为
Ep/2E1/21.09R nFT
• Ep 和 Ep/2的差别为
（4）
EpEp/2
2.2R T 5.6 5mV nF n
电化学极化： 因电化学反应本身的迟缓而造成电极电位偏离可逆平衡电位的现象 称为电化学极化。
注意：由于电解过程中电极表面的浓差极化是不可避免的现象，外加电压要严格控 制工作电极上的电位大小就要求另一支电极为稳定电位的参比电极，实际上由于电 解池的电流很大，一般不易找到这种参比电极，故只能再加一支辅助电极组成三电 极系统来进行伏安分析。
循环伏安-交流阻抗和锂离子电池扩散系数PPT课件
参考文献：
1.《电化学方法原理及应用》，Allen.J.Bard
2.《电化学测定方法》，腾岛.昭
11
扩散系数
首先测量材料在不同扫描速率下的循环伏安图，然后将不同扫描速 率下的峰值电流对扫描速率的平方根作图。
12
扩散系数
得到的只是表观的扩散系数。 由于电极面积很难求得准确值，因此得到的扩散系数只适合定性比较，
9
扩散系数
锂的嵌入/脱嵌反应，其固相扩散过程为一缓慢过程，往往成为控制 步骤。
扩散速度往往决定了反应速度。 扩散系数越大，电极的大电流放电能力越好,材料的功率密度越高,高
倍率性能越好。 锂在固相中的扩散过程（嵌入/脱嵌、合金化/去合金化）是很复杂的，
既有离子晶体中“换位机制”的扩散，也有浓度梯度影响的扩散，还 包括化学势影响的扩散。“化学扩散系数”是一个包含以上扩散过程 的宏观的概念，目前被广为使用。 比较简单的测量手段有循环伏安法和交流阻抗法。
3
循环伏安法
初始电位，设定的起始电压 高电位，电压窗口的最高电压 低电位，电压窗口的最低电压 截止电位，设定的终止电压 扫描方向，第一步是正向还是负向 扫描速度，一般 0.0001 V/s 扫描段数，两段是一圈 响应间隔，隔多少V出一个点 静置时间，测量前体系静置多长时间 灵敏度，可以理解为纵坐标的量程 自动灵敏度
4
循环伏安法
对于可逆性好的体系，设定的时候初始设定为开路电压，为了得到闭 合环，所以截止电压和初始电压一样。扫描方向跟材料有关，第一步发生 氧化反应，也就是脱锂的，应该正向扫，也就是positive，反之negative。 这种设定方式多见于正极材料。
5
循环伏安法
对于可逆性不好好的体系，如果按前法设定，循环伏安曲线不一定能 闭合，所以设定时初始直接根据第一步是还原还是氧化，设定成高电位或 者低电位，此时扫描方向等于已经确定了，就不用选。但是这样会在测量 初期有一段急速的充放电。这种设定方式多见于负极材料。
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2
内容提要
实验原理 实验内容 仪器及其操作
3
一、实验原理 电化学分析法
电位分析法（E-c）
电分析 化学方法
伏安分析法（i-E） 电解和库仑分析法（Q-c） 电导分析法（R-c）
方法特点及应用
。。。。。。
根据溶液或 其它介质中 物质的电化 学性质及其 变化规律来 进行分析的
方法
4
一、实验原理
12
电化学电池(electrochemical cell）
定义：化学能与电能互相转变的装置。 分类：通常分为产生电能的原电池和消
耗外电源的电解池两类。 组成：电极、电解质溶液和电解池。
13
1. 电极
按用途分：
参比电极(reference electrode)： 保持恒定参考电位
辅助电极(auxilary electrode)： 提供电流
25
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
26
工作电极(working electrode)： 确定被研究界面
14
参比电极
要 求： 具有稳定的电位和在实验期间实
质上不受极化。
常见种类：饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl
电 极、Hg/Hg2SO4电极
饱和甘汞电极
1——Hg 2——Hg2Cl2 3——饱和KCl溶液
15
辅助电极
要 求：不对测量到的数据产生任 何特征性的影响， 相对大的面积
常用电极：铂丝/网/片电极
16
工作电极的要求
不与溶剂或溶液组分进行化学反应 面积相对较小(<0.25 cm2) 表面最好平滑(确定几何特性和传质
情况)
17
工作电极的分类
大小：常规电极、微电极、超微电极 形状：盘电极、柱电极、球电极 材质：汞、玻碳、金、银、铂电极
18
固体电极的处理
Ep=Epc-Epa 0.059/n ipa/ipc1
电极反应 可逆性
ipv or ip v ½
吸附/扩散
8
二、实验内容
ip~c ip~v1/2
9
0 0.25 0.5 mM K3Fe(CN)6+0.2 M KCl 1.0 2.0
10
三、仪器及其操作 仪器组成
11
CHI660A 电化学工作站
➢ 目的：表面形貌均一 、不存在吸附杂质 ➢ 方法: a. 机械抛光：镜相砂纸 Al2O3( 由
粗到细）超声波清洗 b. 化学处理 c. 电化学抛光或预处理
19
2. 电解质溶液
电极间的媒介，由溶剂、高浓度的电离 的盐以及电活性物质组成。
思考题：高浓度电离的盐的作用？
20
3. 电解池（容器）
大多以玻璃制造（偶有石英），可以根 据需要加工设计成各种形状。
实验17 循环伏安法
1
实验须知
1.实验前应做好预习，进入实验室后应先签到。 2. 本次实验完成后，及时清洗、整理各种实验用
品，做好实验室清洁卫生。 3. 实验报告按报告纸要求填写。注意:数据处理
时几条曲线可合作在一个图上，图不要太大。可 用坐标纸，也可用电脑绘制。 4. 本周实验报告应在下周实验时交到化北203。
思考： N2的作用？
21
三、仪器及其操作
准备溶液（通氮除氧）
操作流程 数据处理
电极处理
保存数据
打开软件
运行实验
选择方法
设置参数
22
23
24
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
线扫伏安法
伏
循环伏安法
安
分
溶出伏安法
析
法
脉冲伏安法
方波伏安法
E
伏安分析法
t
5
一、实验原理 循环伏安法
E~t
激 发
曲
信
线
号
6
所得图形
i—E (
循
环
伏 安 图
曲 线
）
7
图形解析
ipa、 ipc、Epa、Epc、E0’=(Epa+Epc)/2
ip=2.69105n3/2AD1/2cv1/2
定量分析
内容提要
实验原理 实验内容 仪器及其操作
3
一、实验原理 电化学分析法
电位分析法（E-c）
电分析 化学方法
伏安分析法（i-E） 电解和库仑分析法（Q-c） 电导分析法（R-c）
方法特点及应用
。。。。。。
根据溶液或 其它介质中 物质的电化 学性质及其 变化规律来 进行分析的
方法
4
一、实验原理
12
电化学电池(electrochemical cell）
定义：化学能与电能互相转变的装置。 分类：通常分为产生电能的原电池和消
耗外电源的电解池两类。 组成：电极、电解质溶液和电解池。
13
1. 电极
按用途分：
参比电极(reference electrode)： 保持恒定参考电位
辅助电极(auxilary electrode)： 提供电流
25
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
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工作电极(working electrode)： 确定被研究界面
14
参比电极
要 求： 具有稳定的电位和在实验期间实
质上不受极化。
常见种类：饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl
电 极、Hg/Hg2SO4电极
饱和甘汞电极
1——Hg 2——Hg2Cl2 3——饱和KCl溶液
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辅助电极
要 求：不对测量到的数据产生任 何特征性的影响， 相对大的面积
常用电极：铂丝/网/片电极
16
工作电极的要求
不与溶剂或溶液组分进行化学反应 面积相对较小(<0.25 cm2) 表面最好平滑(确定几何特性和传质
情况)
17
工作电极的分类
大小：常规电极、微电极、超微电极 形状：盘电极、柱电极、球电极 材质：汞、玻碳、金、银、铂电极
18
固体电极的处理
Ep=Epc-Epa 0.059/n ipa/ipc1
电极反应 可逆性
ipv or ip v ½
吸附/扩散
8
二、实验内容
ip~c ip~v1/2
9
0 0.25 0.5 mM K3Fe(CN)6+0.2 M KCl 1.0 2.0
10
三、仪器及其操作 仪器组成
11
CHI660A 电化学工作站
➢ 目的：表面形貌均一 、不存在吸附杂质 ➢ 方法: a. 机械抛光：镜相砂纸 Al2O3( 由
粗到细）超声波清洗 b. 化学处理 c. 电化学抛光或预处理
19
2. 电解质溶液
电极间的媒介，由溶剂、高浓度的电离 的盐以及电活性物质组成。
思考题：高浓度电离的盐的作用？
20
3. 电解池（容器）
大多以玻璃制造（偶有石英），可以根 据需要加工设计成各种形状。
实验17 循环伏安法
1
实验须知
1.实验前应做好预习，进入实验室后应先签到。 2. 本次实验完成后，及时清洗、整理各种实验用
品，做好实验室清洁卫生。 3. 实验报告按报告纸要求填写。注意:数据处理
时几条曲线可合作在一个图上，图不要太大。可 用坐标纸，也可用电脑绘制。 4. 本周实验报告应在下周实验时交到化北203。
思考： N2的作用？
21
三、仪器及其操作
准备溶液（通氮除氧）
操作流程 数据处理
电极处理
保存数据
打开软件
运行实验
选择方法
设置参数
22
23
24
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
线扫伏安法
伏
循环伏安法
安
分
溶出伏安法
析
法
脉冲伏安法
方波伏安法
E
伏安分析法
t
5
一、实验原理 循环伏安法
E~t
激 发
曲
信
线
号
6
所得图形
i—E (
循
环
伏 安 图
曲 线
）
7
图形解析
ipa、 ipc、Epa、Epc、E0’=(Epa+Epc)/2
ip=2.69105n3/2AD1/2cv1/2
定量分析