利用环电位仪侦测氧化还原电位及电流课件

1、利用環電位儀偵測氧化還原電位及電流目的使用循環電位技術偵測Fe(CN)63-/Fe(CN)64-可逆反應之E0及n值探討掃描速率及濃度對波峰電流的影響原理伏安法(Voltammetry) 藉由控制電位，並偵測電化學反應的電流的技術。 實驗使用三極法: Eapply=Ew+Er可變電位，來觀察在該電位下，物質的氧化還原反應。主要以三極法為架構。三極法主要是可以提供一個穩定的參考電位，而可忽略IR drop。Three-electrode system: working electrode; auxiliary electrode; reference electrode 伏特安培法為施加電位於一

2、個電化學容槽中，並且偵測其產生的電流之電化學技術。由於伏安法經過不斷地改良發展，增強其靈敏度及選擇性，已經使其在分析稀釋溶液的定性及定量(物種包含了有機、無機及生化成份)，量測金屬離子錯化合物之熱力學因子和氧化還原系統，研究化學反應的動力學適用於微量分析上(有較好的偵測極限)應用範圍儀器原理-循環伏安儀基本電路圖Linear-scan voltage generatorSignal source+-+-+-+RecorderPotentiostatic Control circuitCurrent-to-coltageconverterRCWRWCReferecne electrodeWork

3、ing electrodeCounter electrode激發訊號種類NameLinear scanDifferential pulseSquare waveTriangularWaveformType of voltammetryPolarographyDifferenti-alpulse voltammetrySquare-wave voltammetryCyclic voltammetryTimeTimeTimeTimeEEEE工作電極玻璃碳電極 輔助電極 Pt線伏安法之電化學容槽工作電極：研究物質反應參考電極：提供穩定電位輔助電極：作為工作電極對極 使反應進行參考電極Ag/AgCl工

4、作電極待測分析物的電化學反應發生於此，具備電子轉移速率快、工作電位範圍廣及化性物性安定等條件。此電極浸入沒有攪拌的溶液中。常用工作電極貴金屬電極(Au,Pt) 滴汞電極 玻璃碳電極參考電極在反應中提供固定電位。常見的有甘汞電極(SCE)、Ag/AgClAg/AgCl reference electrode輔助電極負責導通工作電極與輔助電極間的電流。當工作電極發生還原反應，輔助電極就必須發生氧化反應，反之亦然。任何物性化性安定之良導體皆可做輔助電極，此外，面積要夠大才可以避免極化，最常見為白金線。最典型的CV圖到達一定電位，使電極足以氧化Fe(CN)64-氧化能力越來越強，電流逐漸增大極化現象到

5、達一定電位，使電極足以還原Fe(CN)63-極化現象物質傳送又分為以下三種:擴散(Diffusion): 物質因為濃度梯度而移動的行為稱為擴散.對流(Convection): 物質藉由外力(機械攪拌、熱對流,等等)而移動的行為.將cell靜置,維持常溫,去除對流因素.遷移(Migration): 物質因為正負兩極電場吸引而移動之行為稱為遷移.簡單的電化學反應，傳送途徑包 括物質傳送及電子轉移Fe3+Fe3+循環伏安儀 NCNCCNCNCNCNe-Fe2+Fe3+NCNCCNCNCNCNe-Fe2+Potential vs. Ag/AgClCurrent(A)NCNCCNCNCNCNFe2+NC

6、NCCNCNCNCNFe2+NCNCCNCNCNCNFe2+Fe3+Fe3+e-e-e-e-e-e-Fe2+Fe2+Fe2+e-e-ABCDEFGHIJK實驗動畫儀器原理Electron transfer反應物種在工作電極表面上，從電極得到電子或是物種本身將電子轉移給電極，才可進行氧化或還原反應 n 為電子轉移數 Epa為氧化峰電位 Epc為還原峰電位若電極表面上電子轉移 (不可逆性)較慢，則會導致波峰間的分離氧化鋁粉進行研磨拋光，可讓Ep減少CV圖 Fe(CN)63 Fe(CN)64Epc 陰極波峰電位(cathodic peak potential)Epa 陽極波峰電位(anodic peak potential)ipa 陽極波峰電流(anodic peak current)ipc 陽極波峰電流(cathodic peak potential)1.Ep=Epa-Epc=0.059/n (mV) 如接近則無過電壓2.ipa / ipc可判定是否可逆反應3.E0=(Epa+Epc)/2 Typical cyclic voltammogram EpcEpa開始氧化開始還原EpcEpaip：波峰電流 (A)n：半反應