可逆体系循环伏安研究

1、o北京ff£大孝北京理工大学物理化学实验报告可逆体系的循环伏安研究班级：09111101实验日期：2021-4-16实验目的1、把握循环伏安法研究电极进程的大体原理二、学习利用CHI660电化学综合分析仪3、测定KFe(CN)6体系在不同扫描速度时的循环伏安图二、实验原理大体原理是：依照研究体系的性质，选择电位扫描范围和扫描速度，从选定的起始电位开始扫描后，研究电极的电位按指定的方向和速度随时刻线性转变，完成所确信的电位扫描范围抵达终止电位后，会自动以一样的扫描速度返回到起始电位。在电位进行扫描的同时，同步测量研究电极的电流响应，所取得的电流一电位曲线称为循环伏安曲线或循环伏安扫描图

2、。通过对循环伏安扫描图进行定性和定量分析，可以确信电极上进行的电极进程的热力学可逆程度、得失电子数、是不是伴随耦合化学反映及电极进程动力学参数，从而拟定或推断电极上所进行的电化学进程的机理。循环伏安法研究体系是由工作电极、参比电极、辅助电极组成的三电极系统，工作电极和参比电极组成电位测量，工作电极和辅助电极组成的回路测量电流。本实验采纳甘汞电极做参比电极，珀电极做辅助电极，金电极做工作电极，测量体系为K3Fe(CN)6体系。依照Nernst方程，当EpRT/zF,且ipa与ipc的数值相等或接近时，电极反映是可逆进程。可是，Ep值与电位扫描范围、扫描时换向电位等实验条件有关，其值会在必然范围波

3、动。当实验测定温度为298K,由Nernst方程计算得出的Ep/mW59/z,若是从循环伏安图得出的Ep/mV勺值在55/z65/z范围，即能够为电极反映是可逆进程。三、实验要紧仪器CHI660电化学综合分析仪、电子天平、电极(金、铝丝、饱和甘汞)、恒温槽、双层三口瓶四、实验步骤及问题分析一、打开微机，开启CHI660电化学综合分析仪以后进入软件操作系统二、配制活化电极溶液，取15ml2SO稀释至45ml。3、检查电极以后将电极和双层三口瓶清洗干净,将稀释的HSO稀释倒入双层三口瓶，饱和甘汞电极连接白色夹子，金电极连接绿色夹子，光亮电导电极连接红色夹子，然后进行循环伏安扫描操作从而活化电极，参

4、数设置如下:InitE(V):HighE(V):LowE(V):Initialscam:NegativeScanrate(V/s):Sweepsegments:50Sampleinterval(V):Quiettime(s):2Sensitivity能够观看到铝电极上有大量的气泡产生，金电极下附着一个大气泡，扫描图像愈来愈低。4、测量溶液体系的循环伏安测定1)溶液配置：K3Fe(CN)6K4Fe(CN)63HOKNO于洗净的烧杯中，用水溶解后转移至100ml容量瓶中，定容。2)将配置混合液装入双层三口瓶，按原方式连接电极，改变参数以后进行循环伏安扫描。参数设置为：InitE(V):HighE(

5、V):LowE(V):Initialscam:NegativeScanrate(V/s):0.05,0.1,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8Sweepsegments:2Sampleinterval(V):Quiettime(s):2Sensitivity(s):每次扫描完成以后简单处置数据，读出峰值以后保留数据，并将图像复制到word文档中。五、实验数据处置及分析以下图为扫描速度为50mV/s时的循环伏安曲线图0.5004D0 300 200.100-0.10-0.20VH 二uf 一】Apr.W,2。皑14.33.34Tech:CVrife-R.mUnsaw

6、diriitE(V)-0.5Hight(V,)-O,tLowE(V)-ft2IrhR陋=NSwnR0te(V/s)Q%雪日gmont=2GniplhntArvaiV；=D001Quiettime(5)-2SensKMty(AV)=Ie-&Sac；mtiit1£p=03曲E-3.?6Ch-5AAll-b14路SCSegment2Ezpw口绅“口-4.3007AAll-7073«-5CPotential/VV?s的图像没有显示Epc,Ipc,Epa,Ipa数据，如以下图所示，故舍去该组数据3W201314；3;5DTachCVFuleRumiUriMwdInrtE(V)

7、=05HighE(V>=0SLewE(V)02InhP舟I=NScanRare(V-5)-02Segmenl=26nlpIJftsrvilIV)=0.UC1Qu曲Tim®(3>=2SAftivUy(A-V)-1ft4SgrnSnH1Sflamarf2Potential/V在不同的扫描速度下的Epc、Ipc,、Epa,、Ipa数据记录如下:u/(V/s)EpcipcEpaipaEp/Vu1/21/2/(V/s)ipc/u1/2ipa/u1/20.0500.1620.2840.2240.1000.1460.2870.3160.2500.1230.2990.5000.3000.

8、1200.2990.5480.4000.1110.3040.6320.5000.0950.3130.7070.6000.0890.3210.7750.7000.0810.3250.8370.8000.0750.3300.894做不同扫描速度下电位差Ep的转变图像:G/mVft122255之间，而且随着扫描速度的增加，Ep/mV：曾大。依照Nerst方程，电位差Ep/mV在5565之间时电极反映是可逆的,£/mV>59,数值越大，不可逆程度越高，说明此体系可逆程度弱；阴阳极峰电流比值约为1;循环伏安曲线图有阴极和阳极峰，说明实验中此体系应为准可逆体系。可是，铁氟化钾与亚铁氟化钾组

9、成可逆体系，理论上可逆体系的电位差不受扫描速度的阻碍，Ep/mV在5565之间，而实验数据却有较大的出入。可能的缘故有：1）电极长时刻利用，可能已经老化；电极活化不到位，电极表面的氧化膜等杂质没有除净。2）电极钝化速度快，从图像中能够看出，体系的不可逆程度愈来愈高，能够反映出电极的钝化。3）电极的接口生锈也会阻碍到实验数据的测量。做阴极电流函数对扫描速度图像：00M75-00001700D0016500(X)160-冷0000155-矮.0000150-用I0000145-i'rI'I1I,1-Ii-iiO.Q010.203040506070809一-M极电谪.函裁Liiwhr

10、FitqF亨幢电流函纸0000140扫描速率(V/s)-0.00012-(严三>)r o.oooia -0 0Q013-0 00014 -史-0.00020M -0 Q0019 -里-0 00017-0.00015 -兼r-0 00016Equationy = a + b*>Adj.S9664?Va 1 ueStandard Error臂柢电流晶茕Intercept-1.B3253E-42.7933K-6川收电土良铉S>op«7, 03647E-55. 50146E-6从图像上能够看出第一个点明显与以后8个点趋势不一样，故在线性拟合是舍去拟合曲线表现为线性相关，相关

11、度较好，别离为：0.97898和0.96649。能够以为电流函数（ip/u1/2）与扫描速度丫呈线性关系，能够判定电极进程不否属于电化学-化学耦合进程，即在电极反映历程中，不包括或伴随耦合化学反映。七、试探题1）用循环伏安研究不同的电极进程时，如何选择和确信适合的扫描速度。扫越好？的阻碍与电子反映得失的难以程度的联系如何？答：氧化-还原反映进程中电子转移的速度是必然的。为了取得完整的扫描图像，扫描速度应该稍快于电子转移速度。扫描速度过快，那么扫描终止反映未终止，而且会产生电极极化现象，电位差减小，误差增大。扫描速度越快，电极极化现象越明显，阴阳极间电压越低，得失电子越难进行。2）电位扫描的范围，对测定结果有何阻碍？是不是点位范围越大测定