循环伏安法测定铁氰化钾电化学性能

仪器分析实验 伏安法

循环伏安法

测定铁氰化钾电化学性能

仪器分析实验 伏安法

一、实验目的

1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基 本原理； 2、熟悉循环伏安法测定的实验技术； 3、掌握用循环伏安法判断电极反应过程可 逆性的基本方法。

仪器分析实验 伏安法

二、实验原理

循环伏安是在工作电极上施加一个线性变化的循环 电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关 系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。

扫描开始时，从起始电压扫描至某一电压后，再反 向回扫至起始电压，构成等腰三角形电压。

U

三角波

t

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Ag/Agcl

Fe(CN)6 e Fe(CN)6 0 0.36V(vs.NHE)

3

铂盘电极

4

电位向负扫描时出现：O + e == R 电位向正扫描时出现：R == O + e 一次扫描过程中完成一个氧化和还原过程的循 环，故此法称为循环伏安法。

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循环伏安法与单扫描极谱法相似之处，都是以快速线性 扫描的形式对工作电极施加电压，记下i-E曲线，同样 有峰电流 ip和峰电位Ep，ip、Ep的表达式也分别相同。

对于可逆电极反应 ip＝2.69×105n3/2D1/2v1/2Ac 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）。由此可见，ip与v1/2和c都 是直线关系。由于Da和Dc大致相同，对于可逆电极反应 ipa/ ipc ≈1。

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0.0000020 2 0.0000020 0.0000015 0.0000015 0.0000010 1 0.0000010 0.0000005 0.0000005 0.0000000 0 0.0000000 -0.0000005 0.0000005 -0.0000010 -1 0.0000010 -0.0000015 0.0000015 -0.0000020 -2 0.0000020

还原峰

Epc ipc

Y Axis Title

i p / A

阴极峰电流ipc， 峰电位Epc

ipa

氧化峰

阳极峰电流ipa， 峰电位Epa

0.1 0.0

Epa

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2

△E = Epa -Epc

0.6

0.6

0.5

0.5

0.4

0.4

E / V vs. SCE

0.3 0.3 0.2 X Axis Title X Axis Title

0.2

0.1

0.1

0.0

0.0

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RT E pc E1/ 2 1.1 nF RT E pa E1/ 2 1.1 nF RT 56.5 E p E pa E pc 2.2 mV (25℃) nF n

实际由于电极等实验状态的变化， 两者（尤其是ΔEp） 与理论值容易产生较大偏差。 非可逆电极的ΔEp和ipa/ ipa不具有上述理论关系，原 则上其差异大小与不可逆性是一致的。

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图形解析

可逆体系

ipa ipc

1

△Ep = 2.3RT / nF = 56.5/n mV ( 25℃)

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循环伏安法与单扫描极谱法的不同

极化电压不同——单扫描极谱法施加的是锯齿波型 （不对称）的电压；而循环伏安法施加的是等腰三角 波电压。 工作电极不同——单扫描极谱法是用滴汞电极，极化 电压是同步地施加在滴汞生长的后期；循环伏安法是 用固定静止的固态或液态电极，如悬汞、汞膜电极或 铂、玻璃石墨电极等。 极化曲线不同——单扫描极谱法的极谱图是单向的尖 峰状；循环伏安法由于

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