1 实验4 循环伏安法判断电极过程 一、实验目的 1.学会使用电化学工作站进行循环伏安法的测定。 2.掌握用循环伏安法判断电极的可逆性。 3.测量峰电流和峰电位,了解扫描速率和浓度对循环伏安图的影响。 二、实验原理 1.循环伏安法 循环伏安法和单扫描极谱法类似。是在电极上施加一个线性扫描电压,当到达某设定的终止电位后,再反向回扫至某设定的起始电压。进行正向扫描时若溶液中存在氧化态O, 电极上将发生还原反应: O + ne-≒ R 反向回扫时,电极上的还原态R 将发生氧化反应: R≒ O + ne- 图1 循环伏安法的典型激发信号 三角波电位,转换电位为 0.8 V 和-0.2 V(vs.SCE) 2.测量原理 2 例循环伏安图,图2 峰电流表示为: ip=2.69×105×n3/2v1/2D1/2A c 其中:ip为峰电流(A,安培);n 为电子转移数;D 为扩散系数(cm2·s-1);v 为电压扫描速度(V·s-1);A 为电极面积(cm2);c为被测物质浓度(mol·L-1)。 图2 循环伏安图 从循环伏安图可获得氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc,氧化峰电位 Epa与还原峰电位 Epc。 对于可逆体系,氧化峰电流ipa与还原峰电流ipc绝对值的比值 ipa / ipc =1 氧化峰电位 Epa与还原峰电位 Epc电位差: △E=Epa- Epc = 2.2 RTnF ≈ 0 .0 5 6n(V) (T = 298 K) 条件电位 Eo′: Eo′=2papcEE 由此可判断电极过程的可逆性 3 三、仪器与试剂 1.仪器:电化学工作站,金元盘电极、铂圆盘电极和玻璃碳电极,铂丝电极和饱和甘汞电极。 2.试剂:1×10-2mol·L-1 K3Fe(CN)6;1.0 mol·L-1 KNO3。 四、实验步骤 1.溶液的配制 取5.0 mL 铁氰化钾的原始溶液于100mL 容量瓶中,稀释、定容,得到1.0×10-3的[Fe(CN)6]3-溶液;取10mL1.0×10-3的[Fe(CN)6]3溶液于100mL 容量瓶中,稀释、定容,得到1.0×10-4的[Fe(CN)6]3-溶液;取10mL1.0×10-4的[Fe(CN)6]3溶液于100mL 容量瓶中,稀释、定容,得到1.0×10-5的[Fe(CN)6]3-溶液。 2.指示电极的预处理 金圆盘玻碳电极用Al2O3粉末(粒径0.05 µm) 或 牙 膏 将 电极表 面抛 光 ,然 后 用蒸 馏 水 清 洗 。 3.支 持 电解 质 的循 环 伏 安 图 (检 测 工作电极) 在 电解 池 中放 入 0.1 mol·L-1 KNO3溶液,插 入 电极,以 新 处理的金圆盘玻碳电极为 指示电极,铂丝电极为 辅 助 电极,饱和甘汞电极为参 比 电极,进...