循環(huán)伏安法原理及結(jié)果分析

.1電化學(xué)原理1.1電解池電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一個(gè)裝置，由外加電源，電解質(zhì)溶液，陰陽(yáng)精品文檔放心下載電極構(gòu)成。陰極：與電源負(fù)極相連的電極（得電子，發(fā)生還原反應(yīng)）陽(yáng)極：與電源正極相連的電極（失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)）電解池中，電流由陽(yáng)極流向陰極。1.2循環(huán)伏安法1）若電極反應(yīng)為O＋e→R，反應(yīng)前溶液中只含有反應(yīng)粒子O、R謝謝閱讀在溶液均可溶，控制掃描起始電勢(shì)從比體系標(biāo)準(zhǔn)平衡電勢(shì)(φ平)正得多的起始電感謝閱讀勢(shì)(φi)處開(kāi)始勢(shì)作正向電掃描，電流響應(yīng)曲線則如圖0所示。精品文檔放心下載圖0精品文檔放心下載電流通過(guò)。由于電勢(shì)越來(lái)越負(fù)，電極表面反應(yīng)物O的濃度逐漸下降，因此向電謝謝閱讀極表面的流量和電流就增加。當(dāng)O的表面濃度下降到近于零，電流也增加到最感謝閱讀大值Ipc，然后電流逐漸下降。當(dāng)電勢(shì)達(dá)到(φr)后，又改為反向掃描。精品文檔放心下載可編輯.3）隨著電極電勢(shì)逐漸變正，電極附近可氧化的R粒子的濃度較大，在電勢(shì)感謝閱讀接近并通過(guò)(φ平)時(shí)，表面上的電化學(xué)平衡應(yīng)當(dāng)向著越來(lái)越有利于生成R的方向精品文檔放心下載RR的感謝閱讀顯著消耗而引起電流衰降。整個(gè)曲線稱為“循環(huán)伏安曲線”謝謝閱讀1.3經(jīng)典三電極體系謝謝閱讀在電化學(xué)測(cè)試過(guò)程中，始終以工作電極為研究電極。其電路原理如圖1，附謝謝閱讀。圖1圖2圖2所示CV研究電極上產(chǎn)生的電流隨電位變化情況圖。精品文檔放心下載1）橫坐標(biāo)Potential1中電壓表所測(cè)，即謝謝閱讀Potentialapplied=P(WE)-P(RE)精品文檔放心下載謝謝閱讀電位為1所示，感謝閱讀感謝閱讀可編輯.生氧化反應(yīng)。圖3圖3所示為恒電位儀電路圖，我沒(méi)看明白，請(qǐng)翟老師幫我看看。感謝閱讀2）縱坐標(biāo)所示電流為工作電極上通過(guò)的電流，電流為正（流出電極表面）精品文檔放心下載則有電子流入電極CBZ失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；電流為負(fù)則電子流出電極，CBZ精品文檔放心下載得電子發(fā)生還原反應(yīng)。2電化學(xué)工作站操作感謝閱讀線持續(xù)波動(dòng)的現(xiàn)象；3數(shù)據(jù)挖掘感謝閱讀極還原過(guò)程，對(duì)應(yīng)還原峰。謝謝閱讀精品文檔放心下載可編輯.常，氧化峰位于較正的電位而還原峰位于較負(fù)的電位，這是極化作用的結(jié)果。精品文檔放心下載1）還原峰（向上的峰）峰電位越正峰電流越大，越容易還原；氧化峰（向下的謝謝閱讀峰）峰電位越負(fù)，峰電流越大，越容易氧化。2）判斷電極反應(yīng)的可逆程度Ipa=Ipc（Ipa,Ipc正比于V1/2）mV（25℃條件下）3）標(biāo)準(zhǔn)電極電位等于兩個(gè)峰電位之和的1/2即Eθ=（Epa+Epc）/2精品文檔放心下載4）掃描速度：在CV測(cè)試中，掃描速度對(duì)峰電位沒(méi)有影響，但掃速加快有利于精品文檔放心下載增大峰電流強(qiáng)度。5）峰電位：多圈掃描發(fā)生峰電位偏移，反應(yīng)可逆性差。6）活化能計(jì)算：感謝閱讀與活化能的關(guān)系為：Lnj=const-Ea/RT?lnjEa=?R||?(1/T)E精品文檔放心下載R——理想氣體常數(shù)，R=8.314；T——絕對(duì)溫度。7）計(jì)算電極面積和擴(kuò)散系數(shù)ip=2.69×310nv52可編輯.A——電極有效面積；D——反應(yīng)物的擴(kuò)散系數(shù)；C——反應(yīng)物（氧化態(tài)）的本體濃度；v——掃描速度。當(dāng)電極有效面積不變時(shí)，上式簡(jiǎn)化為：ip=kCv首先假設(shè)是三電極體系，三電極體系一般用于含有液/固界面的體系，或者通俗謝謝閱讀說(shuō)含有液體的體系1.電化學(xué)工作站控制的電位到底是個(gè)什么電位？答：他控制的表面上是工作電極相對(duì)于參比電極的電位差，本質(zhì)上是電極和溶謝謝閱讀液形成的界面的界面電勢(shì)差（如樓上wgntr009感謝閱讀精品文檔放心下載棍子，而是一個(gè)界面。2.為什么要參比電極？感謝閱讀答案是儀器無(wú)法控制。但是我們可以曲線救國(guó)啊，間接控制！很幸運(yùn)，有這樣一精品文檔放心下載感謝閱讀精品文檔放心下載感謝閱讀相對(duì)于參比電極的電勢(shì)差，我們也就間接控制了電極和溶液之間界面的電勢(shì)差。感謝閱讀這樣第一個(gè)問(wèn)題迎刃而解。3.為什么需要對(duì)電極？可編輯.謝謝閱讀就必須構(gòu)成電流回謝謝閱讀感謝閱讀會(huì)發(fā)生極化感謝閱讀感謝閱讀精品文檔放心下載我們必須引入另外一個(gè)電極，專(zhuān)門(mén)用于輸入輸出電流，這就對(duì)電極。感謝閱讀這樣fuelcell.xjtu所說(shuō)的兩個(gè)回路就形成了。工作電極和參比電極構(gòu)成電壓回謝謝閱讀路，儀器工作的時(shí)候不斷測(cè)量這兩個(gè)電極的電勢(shì)差，如果大于/小于設(shè)定值，儀精品文檔放心下載器就提升/降低對(duì)電極的輸出電壓，通過(guò)強(qiáng)制增大/減小流過(guò)液/固界面的電流而謝謝閱讀謝謝閱讀精品文檔放心下載對(duì)電極會(huì)提升或者降低輸出電壓，但他不能無(wú)限度地提升/降低，對(duì)電極輸出電謝謝閱讀壓的上下限就是所謂的槽壓。從能量角度理解電化學(xué)過(guò)程：精品文檔放心下載感謝閱讀精品文檔放心下載謝謝閱讀度，體系溫度有關(guān)。按你的例子，在鐵氰化鉀體系中，當(dāng)電位從很正的位置往精品文檔放心下載負(fù)掃，電流肯定是從零開(kāi)始往上增加，開(kāi)始一段是充電電流，過(guò)了平衡電位后，謝謝閱讀可編輯.是電解電流，最后，電流受濃差控制，出現(xiàn)峰值，隨著電位的正移，電流會(huì)慢感謝閱讀謝謝閱讀有充電電流，只有反掃到平衡電位時(shí)，才有還原態(tài)的物質(zhì)被氧化，即還原電解精品文檔放心下載電流。感謝閱讀鉀的繼續(xù)還原！故表觀電流為負(fù)電流，當(dāng)電位反掃到一定值