循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)報(bào)告(有測(cè)定電極有效面積)

1、- 1 - 循環(huán)伏安法實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)和掌握循環(huán)伏安法的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。了解可逆波的循環(huán)伏安圖的特性以及測(cè)算玻碳電極的有效面積的方法?！緦?shí)驗(yàn)原理】循環(huán)伏安法是在固定面積的工作電極和參比電極之間加上對(duì)稱的三角波掃描電壓（如圖 1） ， 記錄工作電極上得到的電流與施加電位的關(guān)系曲線（如圖 2） ，即循環(huán)伏安圖。 從伏安圖的波形、 氧化還原峰電流的數(shù)值及其比值、峰電位等可以判斷電極反應(yīng)機(jī)理。與汞電極相比，物質(zhì)在固體電極上伏安行為的重現(xiàn)性差，其原因與固體電極的表面狀態(tài)直接有關(guān)， 因而了解固體電極表面處理的方法和衡量電極表面被凈化的程度，以及測(cè)算電極有效表面積的方法，是十分重要的。 一般對(duì)這類問題要

2、根據(jù)固體電極材料不同而采取適當(dāng)?shù)姆椒?。?duì)于碳電極，一般以 fe(cn)63-/4-的氧化還原行為作電化學(xué)探針。首先，固體電極表面的第一步處理是進(jìn)行機(jī)械研磨、拋光至鏡面程度。 通常用于拋光電極的材料有金鋼砂、 ceo2、zro2、mgo 和-al2o3粉及其拋光液。拋光時(shí)總是按拋光劑粒度降低的順序依次進(jìn)行研磨， 如對(duì)新的電極表面先經(jīng)金鋼砂紙粗研和細(xì)磨后，再用一定粒度的 -al2o3粉在拋光布上進(jìn)行拋光。拋光后先洗去表面污物，再移入超聲水浴中清洗，每次23 分鐘，重復(fù)三次，直至清洗干凈。最后用乙醇、稀酸和水徹底洗滌，得到一個(gè)平滑光潔的、新鮮的電極表面。將處理好的碳圖 2：循環(huán)伏安曲線 （ie 曲線

3、）- 2 - 電極放入含一定濃度的k3fe(cn)6和支持電解質(zhì)的水溶液中，觀察其伏安曲線。如得到如圖 2 所示的曲線，其陰、陽極峰對(duì)稱，兩峰的電流值相等（ipc / ipa=1） ，峰峰電位差 ep約為 70 mv（理論值約 59/n mv） ，即說明電極表面已處理好，否則需重新拋光，直到達(dá)到要求。有關(guān)電極有效表面積的計(jì)算，可根據(jù)randles-sevcik公式：在 25 c時(shí)，ip=(2.69 105)n3/2ado1/21/2co 其中 a 為電極的有效面積 （cm2） ，do為反應(yīng)物的擴(kuò)散系數(shù) (cm2/s)，n 為電極反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)，為掃速（v/s） ， co為反應(yīng)物的濃度 （mo

4、l/cm3） ， ip為峰電流（a） ?！緝x器和試劑】1. chi 660d 電化學(xué)系統(tǒng)，玻碳電極（ d = 4mm） 為工作電極，銀 / 氯化銀電極為參比電極，鉑片電極為輔助電極；2. 固體鐵氰化鉀、 h2so4 溶液、高純水；3. 100 ml 容量瓶、 50 ml 燒杯、玻棒。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 配制 5 mm k3fe(cn)6 溶液（含 0.5 m h2so4），倒適量溶液至電解杯中；2. 將玻碳電極在麂皮上用拋光粉拋光后，再用蒸餾水清洗干凈；3. 依次接上工作電極 (綠)、參比電極 ( 白) 和輔助電極 ( 紅) ；4. 開啟電化學(xué)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)電源開關(guān)，啟動(dòng)電化學(xué)程序，在菜單中依次選

5、擇setup、technique 、cv、parameter ，輸入以下參數(shù)：5. 點(diǎn)擊 run 開始掃描，將實(shí)驗(yàn)圖存盤后，記錄氧化還原峰電位epc、epa 及峰電流 ipc、ipa；6. 改變掃速為 0.05、0.1 和 0.2 v/s，分別作循環(huán)伏安圖；7. 將 4 個(gè)循環(huán)伏安圖疊加比較；init e (v) 0.8 v segment 2 high e (v) 0.8 v smpl interval (v) 0.001 low e (v) -0.2 v quiet time (s) 2 scan rate (v/s) 0.02 v sensitivity (a/v) 5e-5 - 3 -

6、 【數(shù)據(jù)處理】1. 從以上所作的循環(huán)伏安圖上分別求出epc, epa, ep,ipc,ipa,ipc/ipa等參數(shù)，并列表表示。體系scan rate (v/s)epcepaepipcipaipc/ipa5 mm k3fe(cn)6 0.02 0.05 0.1 0.2 2. 在軟件 origin下以氧化還原峰電流ipc、ipa 分別與掃速的平方根1/2 作圖，求算線性相關(guān)系數(shù)r。3. 根據(jù) ipc與掃速的平方根 1/2 作圖得到的線性回歸方程，計(jì)算所使用的玻碳電極的有效面積。（所用參數(shù)：電子轉(zhuǎn)移數(shù)n=1，k3fe(cn)6的擴(kuò)散系數(shù) do=1 10-5 cm2/s）【思考題】1從循環(huán)伏安圖可以測(cè)定那些電極反應(yīng)的參數(shù)？從這些參