电化学测量技术实验报告

实验报告

课程名称: 电化学测试技术

实验地点: 材料楼417

同实验者: 管先统 SQ10067034010

朱佳佳 SQ10067034007

吴佳迪 SQ10068052038

杨小艳 SQ10068052028

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/Fln(C Ox/CRed) 在一定扫描速率下，从起始电位（-0.2V）正向扫描到转折电位（+0.8V）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（+0.6V）变到原起始电位（-0.2V）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0.1MNaCl溶液中[Fe（CN）

6

]4-的电子转移速率大，为可逆体系（1MNaCl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。

0.50mol·L-1 K

3[Fe（CN）

6

]；0.50mol·L-1 K

4

[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Al

2O

3

粉末（粒径0.05µm）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-0.2V；终止电位为+0.6V。开始循环伏安扫描，记录循环伏安图。

3. 不同扫描速率K

3 [Fe（CN）

6

]溶液的循环伏安图

在0.50 mol·L-1K

4[Fe（CN）

6

]溶液中，以10mV/s、25mV/s、50 mV/s、100

mV/s、200 mV/s、500 mV/s,在-0.15至+0.7V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

分别以i

pa 、 i

pc

对v作图，说明峰电流与扫描速率间的关系。

图1玻碳电极在0.50 mol·L -1 K 4 [Fe （CN ）6]溶液中在10 mV s -1下的循环伏安曲线

由图1可知，K 4 [Fe （CN ）6]在玻碳电极上发生氧化还原反应，氧化峰电位是E pa =295 mV ，峰电流是i pa =58.8 mA 。还原峰电位为166 mV ，还原峰峰电流为54.6 mA 。峰电流的比值为：i pa /i pc =1.07≈1，峰电位差为129 mV 。由此可知，铁氰化钾体系[Fe(CN)63-/4-]在中性水溶液中的电化学反应是一个较可逆过程

C u r r e n t /m A

Potential/V(vs.SCE)

图2 玻碳电极在0.50 mol·L -1 K 4 [Fe （CN ）6]溶液中不同扫速下的循环伏安曲线

七实验图3 玻碳电极在0.50 mol·L-1 K4 [Fe（CN）6]溶液中峰电流与扫速根

方的线性拟合

结论

对于表面吸附控制的电极反应过程，峰电流ip与扫描速度呈正比关系，即ip～V为一直线。(此关系也可利用标准曲线法的线性拟合功能，以峰电流为横坐标，扫描速度的二分之一次方或扫描速度为纵坐标，考察线性关系) 将不同扫描速率的循环伏安曲线进行叠加。随着扫描速度的增加，峰电流也增加。且分别测量他们的峰数据可以得到峰电流与扫描速度的关系。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。用标准曲线法中的线性拟合处理，得出峰电流ip R R为扫描速度。

在误差的范围内K

3 [Fe（CN）

6

]在KCl溶液中电极过程的具有可逆性。对于可

逆体系，氧化峰电流i

pa 与还原峰电流i

pc

绝对值的比值：i pa/ i pc=1。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。

实验二银电极特性吸附

一、实验目的：

1.了解银电极特性吸附现象

二、实验原理：

当对电极体系进行线性电位扫描时，电极电流为双电层充电电流及电极反应电流之和。在没有电化学反应及吸（脱）附现象发生时，电流全部为双电层充电电流且保持定值。当发生电化学反应时，电极电流增大，且在某电位下出现电流峰。由峰值电位可判断是何种电极反应，由峰值电流可估量该条件下电极的最大反应速度或反应物浓度。线性电位扫描法还可用于判断电极反应的可逆性，电极过程的控制步骤及反应机理。在表面覆盖层的研究上也有广泛的应用。

三、试验装置：

CHI750C电化学工作站，铂电极，参比电极，银电极，氢氧化钾。

四、实验步骤

配制1mol/L的KOH溶液作为电解液，采用三电极体系（银电极为工作电极）进行循环伏安扫描，然后加入一定量的Cl-，再进行循环伏安扫描。每次扫描前银电极都需进行抛光处理。

五、结果与讨论：