循環(huán)伏安法測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù)

================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============循環(huán)伏安法測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目循環(huán)伏安法測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庋h(huán)伏安法的基本原理和特點(diǎn)；掌握循環(huán)伏安法測(cè)定電極反應(yīng)參數(shù)的基本原理及方法；學(xué)習(xí)固體電極表面的處理技術(shù)；掌握CHI660E電化學(xué)工作站的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理在電化學(xué)分析方法中，凡是以測(cè)量電解過程中所得電流-電位曲線進(jìn)行測(cè)定的方法稱為伏安分析法。按施加激勵(lì)信號(hào)的方式、波形及種類的不同，伏安法又分為多種技術(shù)，循環(huán)伏安法就是其中之一，而且是一種重要的伏安分析方法。先看線性掃描伏安法，若向工作電極和對(duì)電極上施加一隨時(shí)間線性變化的直流電壓，記錄電流-電壓曲線進(jìn)行分析，就叫線性掃描伏安法。 圖1線性掃描伏安法中所施加的電壓-時(shí)間曲線圖2線性掃描伏安法中所記錄的電流-電================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============壓曲線 循環(huán)伏安法就是將線性掃描電位掃到某電位Em后，再回掃至原來的起始電位值Ei，電位與時(shí)間的關(guān)系如圖3所示。電壓掃描速度可從每秒毫伏到伏量級(jí)。所用的指示電極有懸汞電極、鉑電極、金電極或玻璃碳電極等。 圖3循環(huán)伏安法中所施加的電壓-時(shí)間曲線圖4循環(huán)伏安法中所記錄的電流-電壓曲線Cathode陰極Anode陽(yáng)極當(dāng)溶液中存在氧化態(tài)物質(zhì)O時(shí)，它在電極上可逆地還原生成還原態(tài)物質(zhì) R，O+ne—R當(dāng)電位方向逆轉(zhuǎn)時(shí)，在電極表面生成的R則被可逆地氧化為O,R一O+ne 1 一個(gè)三角波掃描，可以完成還原與氧化兩個(gè)過程，記錄出如圖4所示的循環(huán)伏安曲線。循環(huán)伏安法一般不用于定量分析，主要用于研究電極反應(yīng)的性質(zhì)、機(jī)理和電極過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)等。 在循環(huán)伏安法中，陽(yáng)極峰電流iPa、陰極峰電流iPc、陽(yáng)極峰電位Epa、陰極峰電位EPc是最================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============重要的參數(shù),對(duì)可逆電極過程來說，循環(huán)伏安圖如圖5A所示，有如下關(guān)系：ipa?1 ipc正向掃描的峰電流ip為：ip=?105n3/2AD1/2?1/2c式中各參數(shù)的意義為： 2 ip—峰電流；n一電子轉(zhuǎn)移數(shù)；A—電極面積 2D—擴(kuò)散系數(shù) ？一掃描速度 c—濃度1/2從ip的表達(dá)式看：ip與?和c都呈線性關(guān)系，對(duì)研究電極過程具有重要意義。標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為：E0?Epa?Epc 2所以對(duì)可逆過程，循環(huán)伏安法是一個(gè)方便的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電極電位的方法。 圖5不同體系的循環(huán)伏安曲線圖 A：可逆過程；B：準(zhǔn)可逆過程；C：不可逆過程 對(duì)于部分可逆過程，曲線形狀與可逆度有關(guān)，如圖5B所示。一般來說，^EP>59mV/n,且峰電位隨掃描速度的增加而變化，陰極峰變負(fù)，陽(yáng)極峰變正。此外，根據(jù)電極反應(yīng)性質(zhì)的不同，iPa/iPc可大于1，================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============等于1或小于1，但均與掃描速度的平方根成正比，因?yàn)榉咫娏魅允菙U(kuò)散速度所控制的。 對(duì)于不可逆過程，反掃時(shí)沒有峰，但峰電流仍與掃描速度的平方根成正比，峰電位隨掃描速度的變化而變化，如圖5C所示。根據(jù)Ep與掃描速度?的關(guān)系，可計(jì)算準(zhǔn)可逆和不可逆電極反應(yīng)的速率常數(shù)Ks。循環(huán)伏安法是用途最廣泛的研究電活性物質(zhì)的電化學(xué)分析方法，在分析化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。于它能在很寬的電位范圍內(nèi)迅速觀察研究 2 對(duì)象的氧化還原行為，因此電化學(xué)研究中常常首先進(jìn)行的就是循環(huán)伏安行為研究，如電極過程可逆性、電極反應(yīng)機(jī)理、計(jì)算電極面積和'擴(kuò)散系數(shù)等電化學(xué)參數(shù)、吸附現(xiàn)象、催化反應(yīng)、電化學(xué)-化學(xué)耦聯(lián)反應(yīng)。三、儀器與試劑1.儀器CHI660E型電化學(xué)工作站；超聲波清洗器；微量移液器；磁力攪拌器；玻碳電極；鉑絲電極;銀/氯化銀電極。 2.試劑================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============mol/L硝酸鉀溶液；mol/L鐵氤化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液；mol/L氯化鉀溶液;無水乙醇；氧化鋁粉；高純氮?dú)馑牟僮鞑襟E以去離子水沖洗銀/氯化銀參比電極和鉑絲對(duì)電極，濾紙吸水。移取mol/L硝酸鉀溶液mL于50mL燒杯中。將工作電極在含氧化鋁粉懸濁液的拋光布上以畫圓或8字的方式打磨光亮，沖洗后，在去離子水和無水乙醇中各超聲清洗5分鐘左右，放入移取的溶液中，再插入對(duì)電極和參比電極，將相應(yīng)顏色的電極夾按照下列對(duì)應(yīng)關(guān)系夾在電極上。注意：電極間不要短路，否則會(huì)損壞儀器；避免拉扯電極頂端的電線，否則會(huì)使信號(hào)斷路。 白色----參比電極紅色---鉑電極綠色---工作電極黑色---懸空 在電腦的桌面上建立一文件夾，并在隨后的操作中將相應(yīng)的數(shù)據(jù)保存在該文件夾中。因文件較多，文件名應(yīng)好區(qū)分。 在實(shí)驗(yàn)記錄本上預(yù)先繪出記錄表格，隨時(shí)記錄各實(shí)驗(yàn)條件下的各測(cè)量結(jié)果值點(diǎn)擊工作站================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============上的“實(shí)驗(yàn)參數(shù)”，在出現(xiàn)的窗口中按下列要求設(shè)置儀器參數(shù)，完成后點(diǎn)擊“確認(rèn)”。 Init(V)：;HighE(V)：;LowE(V)：-0.05V; FinalE(V)：;InitialScan: negativeScanRate(V/s): SweepSegments:2SampleInterval(V): QuietTime(sec): 2 -Sensitivity(A/V):1-e 點(diǎn)擊“運(yùn)行實(shí)驗(yàn)”。儀器將以50mV/s的掃描速度記錄硝酸鉀空白溶液的循環(huán)伏安曲線，命名并保存至相應(yīng)文件夾。 10mL-----加用微量移液器向燒杯中加入/L鐵氤化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于磁力攪拌器上，攪拌混合均勻后，點(diǎn)擊“運(yùn)行實(shí)驗(yàn)”，記錄循環(huán)伏安圖的相應(yīng)數(shù)據(jù)，并保存該文件。分別再向溶液中加入、、、/L鐵氤化鉀溶液重復(fù)操作。注：濃度比例是1:2:4:6:810mL 再 加 ； ； ； 。 分別"以5mV/s、10mV/s、20mV/s、50mV/s、100mV/s、200mV/s的掃描速度記錄最后================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============溶液的循環(huán)伏安曲線。 五數(shù)據(jù)處理:——設(shè)計(jì)成兩個(gè)表格?。?！ 1.列表總結(jié)鐵氤化鉀的測(cè)量結(jié)果，并對(duì)照可逆反應(yīng)的性質(zhì)進(jìn)行分3析。2.相同掃描速度下，以ipa或ipc對(duì)鐵氤化鉀溶液的濃度作圖并擬合，說明兩者之間的關(guān)系。3.相同鐵氤化鉀濃度下，繪制ipa或ipc與相應(yīng)vl/的關(guān)系曲線并擬合，說明兩者之間的關(guān)系。六注意事項(xiàng)1.指示電極表面拋光清洗應(yīng)耐心細(xì)致，否則將嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果;2.為了使液相傳質(zhì)過程只受擴(kuò)散控制，應(yīng)在加入電解質(zhì)和溶液處于靜止下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；3.不同掃描之間，為使電極表面恢復(fù)初始狀態(tài)，應(yīng)將電極提起后再放入溶液中，或?qū)⑷芤簲嚢瑁热芤红o止后再掃描；4.避免電極夾頭互相接觸導(dǎo)致儀器短路。七思考題如何根據(jù)體系的循環(huán)伏安曲線，判斷電極過程的可逆性？電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一般如何處理固體電極表面。 本實(shí)驗(yàn)使用的是三電極體系還是兩電極體系，并指出具

數(shù)據(jù)記錄與處理度對(duì)循環(huán)伏安圖的影響EpaIpcIpa24度△Ep數(shù)據(jù)記錄與處理度對(duì)循環(huán)伏安圖的影響EpaIpcIpa24度△Ep；mV表一鐵氤化鉀濃△EpIpc/Ipa?序號(hào)Epc△EpIpc/Ipa?3??？？3??-數(shù)據(jù)可見，Ipc/Ipa~1 所以，所研究的鐵氤化鉀體系為 可逆反應(yīng)過程。 70Figure作圖圖1 橫坐標(biāo)：鐵氤化鉀濃度；縱坐標(biāo)：Ipc 圖1可知，峰電流Ip與鐵氤化鉀濃度有良好的線性關(guān)系，CV法可用于定量分析。 5表二掃速對(duì)電化學(xué)參數(shù)的影響鐵氤化鉀濃度vvvl/2EpcEpaIpcIpa△Ep 5 10 2050 10010 200表二的數(shù)據(jù)可見，隨著掃描速度的增加，陰極峰================精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計(jì)劃類文檔，歡迎閱讀下載==============峰電位Epc變負(fù)；陽(yáng)極峰峰電位Epa變正； ^Ep 變大。作圖圖2 橫坐標(biāo)：V1；縱坐標(biāo)：Ipc作圖圖3 橫坐標(biāo):V1/2；縱坐標(biāo)：Ipc圖2，3可知，峰電流Ip與掃描速度的平方根呈良好的線性關(guān)系，所以所研究的鐵氤化鉀體系是受擴(kuò)散控制的過程。 原始數(shù)據(jù)表一鐵氤化鉀濃度對(duì)循環(huán)伏安圖的影響6序號(hào)EpcEpaIpcIpaAEpIpc/Ipa1 -632 -643 -694-685 -69鐵氤化鉀濃度表二TOC\o"1-5"\h\z掃速對(duì)電化學(xué)參數(shù)的影響鐵氤化鉀濃度vvvl/2IpcIpaEpcEpaAEp5 6310 6420 - 6450-7010010- 75200 - 80--7 rate=/s[K3Fe(CN)6]/(A)(V)8 rate5102050100200Ipc(10A)-(V)70BLinearFitof