cv曲線氧化還原峰實例教學

驗方法原理 循環伏安法（Cyclic Voltammetry，CV）是最重要的電分析化學研究方法之一。其儀器簡單、操作方便、圖譜解析直觀，在電化學、無機化學、有機化學、生物化學的研究領域廣泛應用。

伏安分析法是在一定電位下測量體系的電流，得到伏安特性曲線。根據伏安特性曲線進行定性定量分析。如以等腰三角形的脈沖電壓（三角波）加在工作電極上，得到的電流電壓曲線包括兩個分支，如果前半部分電位向陰極方向掃描，電活性物質在電極上還原，產生還原波，那么后半部分電位向陽極方向掃描時，還原產物又會重新在電極上氧化，產生氧化波。因此一次三角波掃描，完成一個還原和氧化過程的循環，故該法稱為循環伏安法，其電流~電壓曲線稱為循環伏安圖。如果電活性物質可逆性差，則氧化波與還原波的高度就不同，對稱性也較差。循環伏安法中電壓掃描速度可從每秒種數毫伏到1伏。工作電極可用懸汞電極，或鉑、玻碳、石墨等固體電極。

[Fe(CN)6]3-~[Fe(CN)6]4-是典型可逆的氧化還原體系，其氧化還原電對的標準電極電位為：

[Fe(CN)6]3- + e- = [Fe(CN)6]4-    φ θ = 0.36V ( vs.NHE )

電極電位與電極表面活度的Nernst方程式為：

φ = φ θ + RT/Fln(COx/CRed)

在一定掃描速率下，從起始電位（-0.2V）正向掃描到轉折電位（+0.8V）期間，溶液中[Fe(CN)6]4-被氧化生成[Fe(CN)6]3-，產生氧化電流；當負向掃描從轉折電位（+0.8V）變到原起始電位（-0.2V）期間，在指示電極表面生成的[Fe(CN)6]3-被還原生成[Fe(CN)6]4-，產生還原電流。為了使液相傳質過程只受擴散控制，應在加入電解質和溶液處于靜止下進行電解。在0.1MNaCl溶液中K4[Fe(CN)6]的擴散系數為0.63×10-5cm·s-1；電子轉移速率大，為可逆體系（1MNaCl溶液中，25℃時，標準反應速率常數為5.2×10-2cm·s-1）。溶液中的溶解氧具有電活性，用通入惰性氣體除去。

Epc、Epa分別為陰極峰值電位與陽極峰值電位。Ipc、Ipa分別為陰極峰值電流與陽極峰值電流。這里P代表峰值，a代表陽極，c代表陰極。

正掃時（向左的掃描）為陰極掃描：

Fe(CN)63- + e- = Fe(CN)62-

反掃時（向右的掃描）為陽極掃描：

Fe(CN)62- - e- = Fe(CN)63-

對可逆體系：

① ipa / ipc=1

② 還原峰電位和氧化峰電位電位差：△Φ= Φpa - Φpc= 0.056/n V

式量電位： = （Φpa + Φpc）/ 2

對可逆體系的正向峰電流，由Randles－Savcik方程可表示為：

其中，ip為峰電流（A）；n為電子轉移數；A為電極面積（cm2）；D為擴散系數（cm2·s-1）；v為掃描速度（V s-1）；c為濃度（mol·L-1）。

實驗步驟

1．配置溶液，鐵氰化鉀標準溶液（5.0×10-2mol·L-1），氯化鉀溶液（1.0 mol·L-1）。

2．工作電極的預處理：玻碳電極用含Al2O3粉末（粒徑0.05 ?m）的拋光布拋光，然后用蒸餾水超聲清洗。

3．將電極系統置于待測試液中，打開儀器，設置參數，進行實驗。

4．支持電解質的循環伏安圖：在電解池中放入1.0 mol·L-1 KCl溶液，插入電極，以新處理的鉑電極為指示電極（綠色夾子），鉑絲電極為輔助電極（紅色夾子），飽和甘汞電極為參比電極（白色夾子），進行循環伏安儀設定，掃描速率為20mV/s；起始電位為-0.2 V；終止電位為+0.8 V，靈敏度1.e-0.04。靜置一分鐘后，開始循環伏安掃描，記錄循環伏安圖。

5．K4[Fe(CN)6]溶液的循環伏安圖：分別作0.02、0.04、0.08、0.12、0.16mol·L-1的K4 [Fe(CN)6]溶液（均含支持電解質NaCl濃度為0.10 mol·L-1）循環伏安圖。

6．不同掃描速率K4 [Fe(CN)6]溶液的循環伏安圖：在0.16 mol·L-1 K4 [Fe(CN)6]溶液中，以20、40、60、80、100mV·s-1，在-0.2至+0.8 V電位范圍內掃描，分別記錄循環伏安圖。

展開 

注意事項

1.實驗前電極表面要處理干凈，這是影響實驗的主要因素；

2.掃描過程保持溶液靜止。

其他

1.繪制出同一掃描速度下的鐵氰化鉀濃度(c)同ipa與ipc的關系曲線。

2.繪制出同一鐵氰化鉀濃度下的ipa和ipc與相應的v1/2的關系曲線圖。