循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀電化學(xué)性能ppt課件

1、一、實驗?zāi)康囊弧嶒災(zāi)康?、學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法測定電極反響參數(shù)、學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法測定電極反響參數(shù)的根本原理；的根本原理；2、熟習(xí)循環(huán)伏安法測定的實驗技術(shù)；、熟習(xí)循環(huán)伏安法測定的實驗技術(shù)；3、掌握用循環(huán)伏安法判別電極反響過、掌握用循環(huán)伏安法判別電極反響過程可逆性的根本方法。程可逆性的根本方法。二、實驗原理二、實驗原理循環(huán)伏安是在任務(wù)電極上施加一個線性變循環(huán)伏安是在任務(wù)電極上施加一個線性變化的循環(huán)電壓，記錄任務(wù)電極上得到的化的循環(huán)電壓，記錄任務(wù)電極上得到的電流與施加電壓的關(guān)系曲線，對溶液中電流與施加電壓的關(guān)系曲線，對溶液中的電活性物質(zhì)進(jìn)展分析。的電活性物質(zhì)進(jìn)展分析。掃描開場時，從起始電壓掃描至某一電壓掃

2、描開場時，從起始電壓掃描至某一電壓后，再反向回掃至起始電壓，構(gòu)成等腰后，再反向回掃至起始電壓，構(gòu)成等腰三角形電壓。三角形電壓。Ut三角波三角波 電位向負(fù)掃描時出現(xiàn)：電位向負(fù)掃描時出現(xiàn)：O + e = R 電位向正掃描時出現(xiàn)：電位向正掃描時出現(xiàn)：R = O + e 一次掃描過程中完成一個氧化和復(fù)原過程的循一次掃描過程中完成一個氧化和復(fù)原過程的循環(huán)，故此法稱為循環(huán)伏安法。環(huán)，故此法稱為循環(huán)伏安法。3466Fe(CN)Fe(CN)e00.36V( .NHE)vs 循環(huán)伏安法與單掃描極譜法類似之處，都是以快速線性循環(huán)伏安法與單掃描極譜法類似之處，都是以快速線性掃描的方式對任務(wù)電極施加電壓，記下掃描的方

3、式對任務(wù)電極施加電壓，記下i-E曲線，同樣曲線，同樣有峰電流有峰電流 ip和峰電位和峰電位Ep，ip、Ep的表達(dá)式也分別一樣。的表達(dá)式也分別一樣。 對于可逆電極反響對于可逆電極反響 ip2.69105n3/2D1/2v1/2Ac 其中：其中：ip為峰電流為峰電流A，n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，A為電極為電極面積面積cm2，D為分散系數(shù)為分散系數(shù)cm2/s，v為掃描速度為掃描速度V/s，c為濃度為濃度mol/L。由此可見，。由此可見，ip與與v1/2和和c都是直線關(guān)系。由于都是直線關(guān)系。由于Da和和Dc大致一樣，對于可逆電極大致一樣，對于可逆電極反響反響ipa/ ipc 1。0.60.50.4

4、0.30.20.10.0-2-1012i p / AE / V vs. SCE0.60.50.40.30.20.10.0-0.0000020-0.0000015-0.0000010-0.00000050.00000000.00000050.00000100.00000150.0000020Y Axis TitleX Axis Title0.60.50.40.30.20.10.0-0.0000020-0.0000015-0.0000010-0.00000050.00000000.00000050.00000100.00000150.0000020Y Axis TitleX Axis TitleE

5、pcEpaipcipa 陰極峰電流陰極峰電流ipc，峰電位峰電位Epc 陽極峰電流陽極峰電流ipa，峰電位峰電位Epa E = Epa -Epc復(fù)原峰復(fù)原峰氧化峰氧化峰 實踐由于電極等實驗形狀的變化，實踐由于電極等實驗形狀的變化， 兩者尤其是兩者尤其是Ep與實際值容易產(chǎn)生較大偏向。與實際值容易產(chǎn)生較大偏向。 非可逆電極的非可逆電極的Ep和和ipa/ ipa不具有上述實際關(guān)系，原不具有上述實際關(guān)系，原那么上其差別大小與不可逆性是一致的。那么上其差別大小與不可逆性是一致的。)25(m5 .562 . 21 . 11 . 12/12/1VnnFRTEEEnFRTEEnFRTEEcaacppppppa

6、pc1ii可逆體系可逆體系Ep = 2.3RT / nF = 56.5/n mV ( 25) 循環(huán)伏安法與單掃描極譜法的不同循環(huán)伏安法與單掃描極譜法的不同極化電壓不同極化電壓不同單掃描極譜法施加的是鋸齒波單掃描極譜法施加的是鋸齒波型不對稱的電壓；而循環(huán)伏安法施加的是型不對稱的電壓；而循環(huán)伏安法施加的是等腰三角波電壓。等腰三角波電壓。任務(wù)電極不同任務(wù)電極不同單掃描極譜法是用滴汞電極，單掃描極譜法是用滴汞電極，極化電壓是同步地施加在滴汞生長的后期；循極化電壓是同步地施加在滴汞生長的后期；循環(huán)伏安法是用固定靜止的固態(tài)或液態(tài)電極，如環(huán)伏安法是用固定靜止的固態(tài)或液態(tài)電極，如懸汞、汞膜電極或鉑、玻璃石墨電

7、極等。懸汞、汞膜電極或鉑、玻璃石墨電極等。 極化曲線不同極化曲線不同單掃描極譜法的極譜圖是單向單掃描極譜法的極譜圖是單向的尖峰狀；循環(huán)伏安法由于雙向掃描，所以極的尖峰狀；循環(huán)伏安法由于雙向掃描，所以極譜圖為雙向的循環(huán)伏安曲線。譜圖為雙向的循環(huán)伏安曲線。三、運用三、運用循環(huán)伏安法是用途最廣泛的研討電活性物質(zhì)的循環(huán)伏安法是用途最廣泛的研討電活性物質(zhì)的電化學(xué)分析方法，在電化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有電化學(xué)分析方法，在電化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的運用。機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的運用。由于它能在很寬的電位范圍內(nèi)迅速察看研討由于它能在很寬的電位范圍內(nèi)迅速察看研討對象的氧化復(fù)原行為，

8、因此電化學(xué)研討中經(jīng)對象的氧化復(fù)原行為，因此電化學(xué)研討中經(jīng)常首先進(jìn)展的是循環(huán)伏安行為研討，如電極常首先進(jìn)展的是循環(huán)伏安行為研討，如電極過程可逆性、電極反響機(jī)理、計算電極面積過程可逆性、電極反響機(jī)理、計算電極面積和分散系數(shù)等電化學(xué)參數(shù)、吸附景象、催化和分散系數(shù)等電化學(xué)參數(shù)、吸附景象、催化反響、電化學(xué)反響、電化學(xué)-化學(xué)耦聯(lián)反響。化學(xué)耦聯(lián)反響。四、實驗儀器與試劑四、實驗儀器與試劑儀器：儀器： CHI660電化學(xué)任務(wù)站，電解池電化學(xué)任務(wù)站，電解池 鉑盤任務(wù)電極鉑盤任務(wù)電極 鉑絲輔助電極鉑絲輔助電極 Ag/AgCl參比電極參比電極 試劑：試劑： 鐵氰化鉀溶液：鐵氰化鉀溶液：0.1mol/L 硝酸鉀溶液：硝

9、酸鉀溶液：1.0mol/L五、實驗步驟五、實驗步驟1、Pt任務(wù)電極預(yù)處置任務(wù)電極預(yù)處置用少量用少量-Al2O3粉在麂皮上拋光垂直、粉在麂皮上拋光垂直、8字，字，消除劃痕，蒸餾水沖洗外表污物；消除劃痕，蒸餾水沖洗外表污物；如有需求可依次用如有需求可依次用1:1乙醇、乙醇、1:1HNO3和蒸餾和蒸餾水進(jìn)展超聲清洗，每次水進(jìn)展超聲清洗，每次23分鐘分鐘 。2、配制試液、配制試液4個個50mL容量瓶、容量瓶、 0.1 mol.L-1的鐵氰化鉀溶的鐵氰化鉀溶液、液、1mol.L-1的硝酸鉀溶液的硝酸鉀溶液配制配制1mmol.L-1、2mmol.L-1、 4mmol.L-1、 6mmol.L-1的鐵氰化鉀

10、溶液，其中硝酸鉀的鐵氰化鉀溶液，其中硝酸鉀含量含量0.4mol.L-1。3、循環(huán)伏安法丈量、循環(huán)伏安法丈量 將配制的系列鐵氰化鉀溶液逐一轉(zhuǎn)移至電解池將配制的系列鐵氰化鉀溶液逐一轉(zhuǎn)移至電解池中，插入干凈的電極系統(tǒng)。起始電位中，插入干凈的電極系統(tǒng)。起始電位0.5V，終，終止電位止電位-0.1V。a. 以以10mV/s的掃描速度完成各濃度試樣的丈量。的掃描速度完成各濃度試樣的丈量。b. 4mmol.L-1完成完成4種掃描速度的丈量：種掃描速度的丈量： 5mV/s 、10 mV/s、20mV/s、40 mV/s進(jìn)展丈量。進(jìn)展丈量。TechniqueCyclic VoltammetryParameter

11、sInit E= 0.5VHigh E=0.5VLow E=-0.1VScan RateSensitivityOK5mV/s、 10 mV/s、20 mV/s、40 mV/s調(diào)理調(diào)理Initial Scan-Negative1. 從從K3 Fe(CN)6溶液的循環(huán)伏安圖上，讀取并記溶液的循環(huán)伏安圖上，讀取并記錄錄ipa、ipc、 Epa 、 Epc 的值，計算相應(yīng)的的值，計算相應(yīng)的ipa/ ipc 、Ep，估測電極反響的可逆性。，估測電極反響的可逆性。2. 一樣掃描速度下步驟一樣掃描速度下步驟3a，以，以ipa或或 ipc對對K3 Fe(CN)6溶液的濃度作圖并擬合溶液的濃度作圖并擬合origin，相關(guān)，相關(guān)系數(shù)系數(shù) ，闡明兩者之間的關(guān)系。，闡明兩者之間的關(guān)系。 3. 一樣一樣K3Fe(CN)6濃度下步驟濃度下步驟3b，以，以ipa或或 ipc對對v1/2作圖并擬合作圖并擬合origin ，相關(guān)系數(shù)，相關(guān)系數(shù) ，闡明，闡明二者之間的關(guān)系。二者之間的關(guān)系。六、數(shù)據(jù)處置六、數(shù)據(jù)處置1、指示電極外表拋光清洗應(yīng)耐心細(xì)致，否那么嚴(yán)重影、指示電極外表拋光清洗應(yīng)耐心細(xì)致，否那么嚴(yán)重影響實驗結(jié)果。響實驗結(jié)果。2、為了使液相傳質(zhì)過程只受分散控制，應(yīng)在參與電解、為了使液相傳質(zhì)過程只受分散控制，應(yīng)在參與電解質(zhì)和溶液處于靜止下進(jìn)展電解。質(zhì)和溶