电化学工作站实验报告

南华大学实验报告
实验项目名称：几种电化学测试方法的使用
班级学号姓名同组人
实验教师实验日期审批
【实验目的】
1。

掌握几种基本的电化学测试方法。

2．了解其原理及其应用。

【方法介绍】
（1循环伏安法（CV）2 mM K4Fe(CN)
6
+ 0.2 M KCl水溶液（变扫速和电活性物浓度）
（2差分脉冲伏安法（DPV：最灵敏电分析方法（2 mM K4Fe(CN)6 + 0.2 M KCl水溶液）
（3方波伏安法（SWV）2 mM K4Fe(CN)
6
+ 0.2 M KCl水溶液（变扫速和电活性物浓度）
（4电化学交流阻抗（EIS：标准模拟电解池（Randles等效电路）、2 mM K4Fe(CN)
6
+ 0.2 M KCl水溶液
【基本原理】
电极反应为：[FeⅢ(CN)
6]3-＋ e- → [FeⅡ(CN)
6
]4-
[FeⅡ(CN)
6
]4-－ e- → [FeⅢ(CN)6]3-
2x10-3 mol/L K3Fe(CN)6在0.2 mol/L KCl电解质溶液中的循环伏安图扫描速度: 50 mV/s
循环伏安图中可以得到的几个重要参数是：阳极峰电流（ipa）,阴极峰电流（ipc）,阳极峰电位（Epa）和阴极峰电位（Epc）。

测量确定ip的方法是：沿基线作切线外推至峰下，从峰顶作垂线至切线，其间高度即为ip。

Ep可直接从横轴与峰顶对应处二读取。

对可逆氧化还原电对的式量电位E?与Epa和Epc的关系可表示为:
E? = (Epa - Epc) / 2 （1）
而两峰间的电位差为：
Ep = Epa – Epc ≈ 0.056 / 2 （2）
对于铁氰化钾电对，其反应为单电子过程，可从实验中测出?Ep并与理论值比较。

对可逆体系的正向峰电流，由Randles-Savcik方程可表示为：
ip = 2.69 x 105 n3/2AD1/2v1/2 c （3）
其中：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）, v 为扫描速度（V/s），c为浓度（mol/L）。

由上式，ip与v1/2和c都是直线关系，对研究电极反应过程具有重要意义。

在可逆电极反应过程中，
ipa / ipc ≈ 1 （4）
对一个简单的电极反应过程，式（2）和式（4）是判断电极反应是否可逆体系的重要依据。

【仪器与试剂】
仪器与装置：CHI660C电化学工作站（上海辰华仪器有限公司），玻碳电极（GCE），饱和甘汞电极（参比电极），铂（Pt）对电极。

试剂：AR级K4Fe(CN)6、KCl，0.5、0.05μmAl2O3 粉末，高质量蒸馏水或去离子水。

实验注意事项：电极接线必须准确，接触良好。

【实验步骤】
1、玻碳电极（GCE）的预处理
实验时，将直径为3mm的玻碳电极先用金相砂纸(1#～7#)逐级抛光，再依次用0.5、0.05μm 的Al2O3浆在麂皮上抛光至镜面，每次抛光后先洗去表面污物，然后依次用1:1乙醇、1:1HNO3
和丙酮、去离子水超声清洗。

彻底洗涤后，电极要在0.5-1mol/L H2SO4溶液中用循环伏安法活化，扫描范围1.0～－1.0V ，反复扫描直至达到稳定的循环伏安图为止。

最后在0.20mol/LKCl 中记录2×10-3mol/L K3Fe(CN)6溶液的循环伏安曲线，以测试电极性能,扫描速度50 mV/s ，扫描范围0.6 ~－0.1V 。

实验室条件下所得循环伏安图中的峰电位差在80mV 以下，并尽可能接近64mV ，电极方可使用,否则要重新处理电极，直到符合要求。

2、CV （循环伏安法）、DPV （差分脉冲伏安法）、SWV （方波伏安法）、LSV （线性扫描伏安法）的测定
将配置的系列铁氰化钾溶液逐一转移至电解池中，插入干净的电极系统。

打开电化学工作站，进行硬件测试，然后选择实验方法并设置相应的参数进行测量，记录结果。

（当测量较高浓度溶液时，可逐步改变扫描速度进行测量）在完成每一个扫描的测定后，需要轻轻搅动几下电解池的试液，使电极附近溶液恢复至初始条件。

【结果处理】
(1) 循环伏安法活化 (2) 实验室条件下所得循环伏安图中的峰电位差在
80mV 以下
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
-4
-3-2-1012
34Potential/V
C u r r e n t /1e 10-5A
(3)铁氰化钾溶液的CV 的测定 (4)铁氰化钾溶液的DPV 的测定
-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1
0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0
-4
-3
-2-10123
4Potential/V C u u r e n t /1e 10-5A
-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Potential/V
C u r r e n t /1e 10-5A
(5)铁氰化钾溶液的SWV 的测定 （6）铁氰化钾溶液的LSV 的测定
-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0
2
4
6
8
10
Potential/V C u r r e n t /1e 10-5A
-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.0
0.10.20.30.40.50.60.70.80.9 1.0
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Potential/V
C u r r e n t /1e 10-5A
【问题讨论】
1.实验前电极表面为什么要处理干净。

2. 扫描过程中保持溶液静止的原因。