1、課程名稱 儀器分析實驗 成績評定實驗項目名稱 線性掃描伏安法與循環(huán)伏安法實驗 指導教師實驗項目編號 實驗項目類型 實驗地點學生姓名 學號學院 系化學系專業(yè)實驗時間2015年11月13日下午11月13日下午 溫度C濕度實驗?zāi)康恼莆站€性掃描伏安法及循環(huán)伏安法的原理；掌握微機電化學分析系統(tǒng)的使用及維護。掌握利用線性掃描伏安法進行定量分析及利用循環(huán)伏安法判斷電極反應(yīng)過程。實驗原理線性掃描伏安法：線性掃描伏安法是在電極上施加一個線性變化的電壓，記錄工作電極上的電解電 流的方法。記錄的電流隨電極電位變化的曲線稱為線性掃描伏安圖?？赡骐姌O反應(yīng)的峰電流如下：i = 2.69 x105 n3 2ADi 2yi

2、2c式中，n為電子交換數(shù)；A為電極有效面積；D為反應(yīng)物的擴散系數(shù)；v為 電位掃描速度；c為反應(yīng)物（氧化態(tài)）的本體濃度。當電極的有效面積A不變時， 上式可簡化為：i = Kvi 2c即峰電流與電位掃描速度v的1/2次方成正比，與反應(yīng)物的本體濃度成正比。 這就是線性掃描伏安法定量分析的依據(jù)?？赡骐姌O反應(yīng)，峰電位與掃描速度無關(guān)，E = E121.1RT/ nF電極反應(yīng)為不可逆時，峰電位E隨掃描速度V增大而負（或正）移。 循環(huán)伏安法：循環(huán)伏安法的原理與線性掃描伏安法相同，只是比線性掃描伏安法多了一個回 掃，所以稱為循環(huán)伏安法。循環(huán)伏安法是電化學方法中最常用的實驗技術(shù)，也是 電化學表征的主要方法。循環(huán)伏

3、安法有兩個重要的實驗參數(shù)，一是峰電流之比， 二是峰電位之差。對于可逆電極反應(yīng)，峰電流之比i /i （陰極峰電流i與陽極 pc papc峰電流i a之比）的絕對值約等于1。峰電位之差A(yù)E （陰極峰電位E與陽極峰 電位E 之差）約為 60mV（25C）,即 AE = 2.22RT/nF。儀器與試劑儀器：電化學分析系統(tǒng)，三電極系統(tǒng)：玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為 參比電極，伯電極為輔助電極。試劑：1.0 x 10-3mol/L K3Fe(CN)6溶液(含 0.1mol/L 的 KCl 的支持電解質(zhì))。實驗內(nèi)容與步驟選擇儀器使用方法：電位掃描技術(shù)一線性掃描伏安法或循環(huán)伏安法。參數(shù)設(shè)置：線性掃描伏安

4、法一初始電位，0.60V；終止電位，-0.12V；掃描速度 根據(jù)實驗需要設(shè)定；靈敏度選擇10-4A；濾波參數(shù)，50Hz ；放大倍數(shù)，1。循環(huán)伏安法一初始電位，0.60V；終止電位，0.60V；掃描速度根據(jù)實驗需要設(shè)定； 靈敏度選擇10-4A；濾波參數(shù)，50Hz ；放大倍數(shù)，1。線性掃描伏安法實驗：以1.0 x 10-3 mol/L K3 Fe(CN) 6溶液為實驗溶液。分別設(shè)定掃描速度(V/s)為： 0.02、0.05、0.10、0：20、0.30、0.40、0.50 和 0.60，記錄線性掃描伏安圖，圖1線性掃描伏安圖三aPotential / V圖1線性掃描伏安圖三aPotential /

5、 V掃描速度(V/s)0.020.050.100.200.300.400.50峰電流(ip)/ p a12.7120.1728.0838.9446.8953.4159.01峰電位(Ep)/v0.1410.1390.1320.1330.1320.1290.126表1數(shù)據(jù)記錄0.6063.720.123Nov. 13. 2015 14:55:46Tech; LSVFile: B.blnInit E (V) = 0.6Final E V) = -0.12Scan Rate (V/s) = 0.6 Smpl Interval (V) = 0.001 Oulet Time (s) = 2 Sensiti

6、vity (AA/ = 1 e-48.bin1 .bin2.bin3.bin4.bin5.bin6.bin7.binNov. 13,2015 14:53:34 Tech: LSVFile: 5.binInit E(V) = 0.6Final E(V) =-0.12Scan Rate (V/s) = 0.3 Smpl Interval (V) = 0.001 Quiet Time =2 Sensitivity (A/V) = 1e-4Ep = 0.133V ip = 4.689e-5A Ah = 1.047e-5C圖2 0.30V/s線性掃描伏安圖 配制系列濃度的 K3Fe(CN) 6溶液(mo

7、l/L)(含 0.1mol/L 的 KC1) : 1.0 x 10-3、 2.0 x 10-3、4.0 x 10-3、6.0 xiof 8.0 x 10-3、1.0 x 10-2。固定掃描速度為 0.10V/s, 記錄各個溶液的線性掃描圖。將各實驗結(jié)果填入表2中。濃度/(mol/L)峰電流濃度/(mol/L)峰電流(ip)/ 時1.0 x 10-32.0 x10-34.0 x10-36.0 x 10-38.0 x 10-328.0855.23105.1151.4194.01.0 x 10-2234.3圖3 0.10V/s線性掃描伏安圖Nov. 13,2015 15:28:48Tech: LSV

8、File: 005Init E (V) = 0.6Final E (V) = -0.12Scan Rate (V/s) = 0.1Smpl Interval (V) = 0.001Quiet Time (s) = 2Sensitivity (A/V) = 1e-4一 005 3.bin004.bin005.bin001.bin002.bin003.binPotential / V循環(huán)伏安法實驗：以1.0 x 10-3 mol/L K3 Fe(CN) 6溶液為實驗溶液，改變掃描速度，將實驗結(jié)果填入 表3中。掃描速度為0.10V/s的循環(huán)伏安圖如圖5所示。7.06.05.04.03.07.06.0

9、5.04.03.02.01.00-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-6.0File: 08Init E(V) = 0.6High E(V) = 0.6Low E (V) = -0.3Init P/N = NScan Rate (V/s) = 0.6Segment = 2Smpl Interval (V) = 0.001Quiet Time (s) = 2Sensitivity (A/V) = 1e-408O1.bin02.bin03.bin04.bin05.bin06.bin07.bin0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.100-0.10 -0.20 -0.30Pote

10、ntial / V圖4循環(huán)伏安圖掃描速度(V/s)峰電流之比(p掃描速度(V/s)峰電流之比(p/pa) /PA峰電位之差(AE)/mV0.020.050.100.200.300.400.501.0081.0151.0131.0121.0131.0221.019686876818694980.601.01696Nov. 13,2015 15:03:27 Tech: CVFile: 03.binInit E (V) = 0.6High E(V) = 0.6Low E (V) = -0.3 Init P/N = NScan Rate (V/s) = 0.1Segment = 2Smpl Inter

11、val (V) = 0.001Quiet Time (s) = 2Sensitivity (AA/) = 1e-4Segment 1:Ep = 0.134V ip = 2.798e-5AAh = 1.935e-5CSegment 2:Ep = 0.208V ip = -2.762e-5AAh = -1.776e-5CPotential V圖5 0.10V/s循環(huán)伏安圖數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析1.將表1中的峰電流對掃描速度v的1/2次方作圖（i V12 ）得到一條直線，說明什么問題？峰電流與掃描速度v的1/2次方成正比，說明電極電流是擴散控制。2.將表1中的峰電位對掃描速度作圖（Ep-v），并根據(jù)曲線

12、解釋電極過程。峰電位E隨掃描速度增大而負移，說明電極反應(yīng)為不可逆過程。P將表2中的峰電流對濃度作圖（ip-c）將得到一條直線。試解釋之。在一定的掃描速度下，峰電流與濃度成正比，靈敏度高。表3中的峰電流之比值幾乎不隨掃描速度的變化而變化。并且接近于1，為什 么？還原峰電流i與氧化峰電流i之比i /i 21,可判斷此反應(yīng)為可逆反應(yīng)。 pcpapc pa以表3中的峰電位之差值對掃描速度作圖（KEv）,從圖上能說明什么問題?5io5)5jo55io59爭8&7 76 & 5544掃描速度氣遠大于60mV，故判斷此反應(yīng)不可逆。六思考題請就圖5簡述循環(huán)伏安法的原理，步驟及各部分曲線的含義。答：電流電壓曲線包括兩個分支，前半部分電位向陰極方向掃描，電活性物質(zhì)在 電極上還原，產(chǎn)生還原波，后半部分電位向陽極方向掃描時，還原產(chǎn)物又重新在 電極上氧化，產(chǎn)生氧化波。因此一次三角波掃描，完成一個還原和氧化過程的循 環(huán)，該法稱為循環(huán)伏安法，其電流一電壓曲線稱為循環(huán)伏安圖。如果電活性物質(zhì) 可逆性差，則氧化波與還原波的高度就不同，對稱性也較差。簡述可逆電極過程的診斷標準。答：還原峰電流ic與氧化峰電流ia之比ic/i 21，氧化峰與還原峰峰電位之 差A(yù)E約為60mV如50，則電極反應(yīng)為可逆過程。簡述利