循环伏安法

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伏安分析的三电极体系
工作电极 指在测试过程中可引起试液中待测组分浓度 明显变化的电极
表面能周期性更新的液态电极 表面不能周期性更新的汞膜
——滴汞电极
等液态电极，玻碳、金等固
态电极，化学修饰电极
极谱法
伏安法
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固态电极的表面状态对循环伏安图的影响很严重， 尤其是易吸附物质，必须进行抛光处理。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。最常 用于抛光电极的材料是粒径在微米级的Al2O3粉。抛光 后先洗去表面污物，必要时再移入超声水浴中清洗，每 次2-3分钟，直至清洗干净，得到一个平滑光洁的电极 表面。
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参比电极 在测量过程中提供一个恒定的电极电位标准。
常使用饱和甘汞电极或Ag/AgCl电极。
实验前要检查电极内是否充满溶液，小管内应无气泡。 同时应将电极下端之胶帽及电极上部的小胶皮塞拔下。
辅助电极 提供电子传导的场所，与工作电极组成电池形成 通路的电极。一般由惰性金属材料构成。
(3)
可见对于可逆电极过程，用循环伏安法测定条件电极电位是 很方便的。对于不可逆电极过程，（3）式不适用 。
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(1)-(2)得：
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E

E pa
E pc

2.2
RT nF

58 mV n
(4)
式（4）是判断电极过程可逆性程度的重要指标之一。 ⊿Ep的理论值为58/n（毫伏）。这是可逆体系的循环伏 安曲线所具有的特征值。应该指出，⊿Ep的确切值与 扫描过阴极峰电位之后多少毫伏再回扫有关。一般在 57/n（毫伏）至63/n（毫伏）之间。
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 化学传感器的研究中，循环伏安法也是最基本的研究方法。
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循环伏安图
当工作电极被施加对称的三角波扫描电压激发时，其上 将产生响应电流，以电流对电位作图为循环伏安图。
氧化峰电流（ipa) 氧化峰电位（Epa） 还原峰电流（ ipc）还原峰电位（Epc）
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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。
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循环伏安法的基本原理
将循环变化的电压施加于工作电极和参比电极之间， 记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系。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，构成等腰三角形脉冲：
正向扫描时：O + 2e == R 反向扫描时：R == O + 2e
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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） ✓固态电极的打磨方法（第一次训练）
也可根据循环伏安图由式（4）估测电极反应的电 子转移数，帮助判断电极反应机理。
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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
（5）
ipa/ ipc=1
循环伏安法及其他伏安和极谱分析法均是在一定条件
下控制电压电解被分析物质的稀溶液，根据所得到的电流-
电压（电位）曲线，即循环伏安图来进行分析的方法。
一般使用三电极体系 W: working electrode R: reference electrode C: counter electrode
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循环伏安图上电位的运用
对于可逆电极过程：
E E θ' RT ln c0 nF cR
循环伏安图上可逆电极过程的峰电位与标准电极电位（E0),
有如下的关系：
E pc

E
θ'
1.1 RT nF
(1)
E pa

E
θ'
1.1 RT nF
(2)
(1)+(2)得：
E θ' (Epa Epc ) / 2
（6）
（6）式是判别电极反应是否可逆体系的另一重要指标。
由式（5））可知：
ip与c呈正比，因此循环伏安法也可用于定量分析。
ip与A呈正比，可根据已知可逆体系循环伏安图上的峰 电流测定工作电极的有效面积。
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一、实验目的
二、循环伏安法简介
三、实验原理
四、实验步骤
五、结果处理
六、思考题
七、实验延伸
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一、实验目的
学会使用电化学工作站； 掌握伏安法实验的基本技术； 掌握循环伏安法的原理； 了解固态电极的处理方法和测算固态
电极有效面积的方法。
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二、循环伏安法简介
电位分析法
电
线性扫描伏安法
分
电解与库仑分析法
循环伏安法
析
伏安与极谱分析法
脉冲伏安法
化
方波伏安法
学
电化学阻抗法ຫໍສະໝຸດ Baidu
溶出伏安法
计时电位/电流分析法 • • •
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