循环伏安法测定铁氰化钾电化学性能PPT演示课件

循环伏安法测定铁氰化钾电化学性能,1,一、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。,2,二、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。,三角波,3,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。,4,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ip2.69105n3/2D1/2v1/2Ac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/ipc1。,5,Epc,Epa,ipc,ipa,阴极峰电流ipc，峰电位Epc阳极峰电流ipa，峰电位EpaE=Epa-Epc,还原峰,氧化峰,6,实际由于电极等实验状态的变化，两者（尤其是Ep）与理论值容易产生较大偏差。非可逆电极的Ep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。,7,可逆体系,Ep=2.3RT/nF=56.5/nmV(25),8,9,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；循环伏安法由于双向扫描，所以极谱图为双向的循环伏安曲线。,10,三、应用循环伏安法是用途最广泛的研究电活性物质的电化学分析方法，在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等领域得到了广泛的应用。由于它能在很宽的电位范围内迅速观察研究对象的氧化还原行为，因此电化学研究中常常首先进行的是循环伏安行为研究，如电极过程可逆性、电极反应机理、计算电极面积和扩散系数等电化学参数、吸附现象、催化反应、电化学-化学耦联反应。,11,四、实验仪器与试剂,仪器：CHI660电化学工作站，电解池铂盘工作电极铂丝辅助电极Ag/AgCl参比电极,试剂：铁氰化钾溶液：0.1mol/L硝酸钾溶液：1.0mol/L,12,五、实验步骤,1、Pt工作电极预处理用少量-Al2O3粉在麂皮上抛光（垂直、8字），消除划痕，蒸馏水冲洗表面污物；如有需要可依次用1:1乙醇、1:1HNO3和蒸馏水进行超声清洗，每次23分钟。,13,2、配制试液4个50mL容量瓶、0.1mol.L-1的铁氰化钾溶液、1mol.L-1的硝酸钾溶液配制1mmol.L-1、2mmol.L-1、4mmol.L-1、6mmol.L-1的铁氰化钾溶液，其中硝酸钾含量0.4mol.L-1。,14,3、循环伏安法测量将配制的系列铁氰化钾溶液逐一转移至电解池中，插入干净的电极系统。起始电位0.5V，终止电位-0.1V。a.以10mV/s的扫描速度完成各浓度试样的测量。b.4mmol.L-1完成4种扫描速度的测量：5mV/s、（10mV/s）、20mV/s、40mV/s进行测量。,15,Technique,CyclicVoltammetry,Parameters,InitE=0.5V,HighE=0.5V,LowE=-0.1V,ScanRate,Sensitivity,OK,5mV/s、10mV/s、20mV/s、40mV/s,调节,InitialScan-Negative,16,1.从K3Fe(CN)6溶液的循环伏安图上，读取并记录ipa、ipc、Epa、Epc的值，计算相应的ipa/ipc、Ep，估测电极反应的可逆性。2.相同扫描速度下（步骤3a），以ipa或ipc对K3Fe(CN)6溶液的浓度作图并拟合（origin，相关系数），说明两者之间的关系。3.相同K3Fe(CN)6浓度下（步骤3b），以ipa或ipc对v1/2作图并拟合（origin，相关系数），说明二者之间的关系。,六、数据处理,17,1、指示电极表面抛光清洗应耐心细致，否则严重影响实验结果。2、为了使液相传质过程只受扩散控制，应在加入电解质和溶液处于静止下进行电解。3、不