循环伏安法

循环伏安法原理

班级：09化工一班姓名：杨龙学号：20090600

循环伏安法一种常用的电化学研究方法。该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数，判断其控制步骤和反应机理，并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应，及其性质如何。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”。本法除了使用汞电极外，还可以用铂、金、玻璃碳、碳纤维微电极以及化学修饰电极等。

1．基本原理

如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流—电压曲线称为循环伏安图。如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。循环伏安法中电压扫描速度可从每秒种数毫伏到1伏。工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等固体电极。

2．循环伏安法的应用

循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。但该法很少用于定量分析。

（1）电极可逆性的判断循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此从所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称。

（2）电极反应机理的判断循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学—化学耦联反应等,对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用。

循环伏安法的用途

1、判断电极表面微观反应过程

2、判断电极反应的可逆性

3、作为无机制备反应“摸条件”的手段

4、为有机合成“摸条件”

5、前置化学反应（CE）的循环伏安特征

6、后置化学反应（EC）的循环伏安特征

7、催化反应的循环伏安特征

3、两种伏安法的比较

1．线性扫描伏安法。线性扫描伏安法是在电极上施加一个线性变化的电压，即电极电位是随外加电压线性变化记录

工作电极上的电解电流的方法。记录的电流随电极电位变化

的曲线称为线性扫描伏安图。可逆电极反应的峰电流可由下

式表示：

ip=0．4463nFADowCo fnFxCR．T) =2．69x10~3~ADoWv1式中n 为电子交换数，A为电极有效面积，Do为反应物

的扩散系数，v为电位扫描速度，Co*为反应物(氧化态)的

本体浓度。当电极的有效面积A不变时，(1)式也可以简化

为：

ip=kvr2Go*(2)

即峰电流与电位扫描速度v的次方成正比，与反应物

的本体浓度成正比。这就是线性扫描伏安法定量分析的依据。

对于可逆电极反应，峰电位与扫描速度无关。

Ep Ev2+1．1RT／nF (3)

但当电极反应为不可逆时(准可逆或完全不可逆)。峰电

位Ep随扫描速度v增大而负(或正)移。

2．循环伏安法。循环伏安法的原理与线性扫描伏安法相

同，只是比线性扫描伏安法多了一个回扫，所以称为循环伏安

法。循环伏安法是电化学方法中最常用的实验技术，也是电化

学表征的主要方法。循环伏安法有两个重要的实验参数，一是

峰电流之比，二是峰电位之差。对于可逆电极反应，峰电流之

比l l(阴极峰电流与阳极峰电流之比)的绝对值约

等于1。峰电位之差△Ep (阴极峰电流E 与阳极峰电流E之差，△Ep= lE —E 1)约为60mV(25度)：

△Ep=2．22R．T／nF (4)