循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073一、實驗目的1、學習循環伏安法測定電極反應參數的基本原理；2、熟悉循環伏安法測定的實驗技術；3、掌握用循環伏安法判斷電極反應過程可逆性的基本方法。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073二、實驗原理循環伏安是在工作電極上施加一個線性變化的循環電壓，記錄工作電極上得到的電流與施加電壓的關系曲線，對溶液中的電活性物質進行分析。掃描開始時，從起始電壓掃描至某一電壓后，再反向回掃至起始電壓，構成等腰三角形電壓。Ut三角波循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073

電位向負掃描時出現：O+e==R電位向正掃描時出現：R==O+e一次掃描過程中完成一個氧化和還原過程的循環，故此法稱為循環伏安法。Ag/Agcl鉑盤電極循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073循環伏安法與單掃描極譜法相似之處，都是以快速線性掃描的形式對工作電極施加電壓，記下i-E曲線，同樣有峰電流ip和峰電位Ep，ip、Ep的表達式也分別相同。對于可逆電極反應ip＝2.69×105n3/2D1/2v1/2Ac

其中：ip為峰電流（A），n為電子轉移數，A為電極面積（cm2），D為擴散系數（cm2/s），v為掃描速度（V/s），c為濃度（mol/L）。由此可見，ip與v1/2和c都是直線關系。由于Da和Dc大致相同，對于可逆電極反應ipa/ipc≈1。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073EpcEpaipcipa陰極峰電流ipc，峰電位Epc陽極峰電流ipa，峰電位Epa△E=Epa-Epc還原峰氧化峰循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073實際由于電極等實驗狀態的變化，兩者（尤其是ΔEp）與理論值容易產生較大偏差。非可逆電極的ΔEp和ipa/ipa不具有上述理論關系，原則上其差異大小與不可逆性是一致的。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073圖形解析可逆體系△Ep

=2.3RT/nF

=56.5/nmV(25℃)

循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073循環伏安法與單掃描極譜法的不同極化電壓不同——單掃描極譜法施加的是鋸齒波型（不對稱）的電壓；而循環伏安法施加的是等腰三角波電壓。工作電極不同——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；循環伏安法是用固定靜止的固態或液態電極，如懸汞、汞膜電極或鉑、玻璃石墨電極等。極化曲線不同——單掃描極譜法的極譜圖是單向的尖峰狀；循環伏安法由于雙向掃描，所以極譜圖為雙向的循環伏安曲線。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073三、應用循環伏安法是用途最廣泛的研究電活性物質的電化學分析方法，在電化學、無機化學、有機化學、生物化學等領域得到了廣泛的應用。由于它能在很寬的電位范圍內迅速觀察研究對象的氧化還原行為，因此電化學研究中常常首先進行的是循環伏安行為研究，如電極過程可逆性、電極反應機理、計算電極面積和擴散系數等電化學參數、吸附現象、催化反應、電化學-化學耦聯反應。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073四、實驗儀器與試劑儀器：

CHI660電化學工作站，電解池鉑盤工作電極鉑絲輔助電極

Ag/AgCl參比電極

試劑：鐵氰化鉀溶液：0.1mol/L

硝酸鉀溶液：1.0mol/L循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073五、實驗步驟1、Pt工作電極預處理用少量α-Al2O3粉在麂皮上拋光（垂直、8字），消除劃痕，蒸餾水沖洗表面污物；如有需要可依次用1:1乙醇、1:1HNO3和蒸餾水進行超聲清洗，每次2~3分鐘。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能510732、配制試液4個50mL容量瓶、0.1mol.L-1的鐵氰化鉀溶液、1mol.L-1的硝酸鉀溶液配制1mmol.L-1、2mmol.L-1、

4mmol.L-1、6mmol.L-1的鐵氰化鉀溶液，其中硝酸鉀含量0.4mol.L-1。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能510733、循環伏安法測量將配制的系列鐵氰化鉀溶液逐一轉移至電解池中，插入干凈的電極系統。起始電位0.5V，終止電位-0.1V。a.

以10mV/s的掃描速度完成各濃度試樣的測量。b.

4mmol.L-1完成4種掃描速度的測量：5mV/s、（10mV/s）、20mV/s、40mV/s進行測量。循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能51073TechniqueCyclicVoltammetryParametersInitE=0.5VHighE=0.5VLowE=-0.1VScanRateSensitivityOK5mV/s、10mV/s、20mV/s、40mV/s調節InitialScan-----Negative循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能510731.從K3[Fe(CN)6]溶液的循環伏安圖上，讀取并記錄ipa、ipc、Epa、Epc

的值，計算相應的ipa/

ipc

、ΔEp，估測電極反應的可逆性。2.相同掃描速度下（步驟3a），以ipa或

ipc對K3[Fe(CN)6]溶液的濃度作圖并擬合（origin，相關系數），說明兩者之間的關系。3.相同K3Fe(CN)6濃度下（步驟3b），以ipa或

ipc對v1/2作圖并擬合（origin，相關系數），說明二者之間的關系。六、數據處理循環伏安法測定鐵氰化鉀電化學性能510731、指示電極表面拋光清洗應耐心細致，否則嚴重影響實驗結果。2、為了使液相傳質過程只受擴散控制，應在加入電解質和溶液處于靜止下進行電解。3、不同掃描之間，為使電極表面恢復初始狀態，應將電極提起后再放入溶液中，或將溶液攪拌，等溶液靜止后再掃描。4、避免電極夾頭互碰導致儀器短路。注意事項循環伏安法測定鐵氰