循环伏安法.ppt

循环伏安法（Cycle Voltammetry,CV）循环伏安法是最重要的电分析化学研究方法之一。在电化学、无机化学、有机化学、生物化学等研究领域有着广泛的应用。用于研究电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数等。循环伏安法还可用于电化学-化学偶联过程的研究，即在电极反应过程中，还伴随有其他化学反应的发生。一、循环伏安法以快速线性扫描的形式施加三角波电压，一次三角波扫描完成一个还原过程和氧化过程的循环，然后根据i曲线进行分析的方法称为循环伏安法。二、工作原理(一一)基本装置基本装置n同普通极谱法。同普通极谱法。1.三角波电压三角波电压 将线性扫描电压施加到电极上，从起始电压Ui开始沿某一方向扫描到终止电压Us后，再以同样的速度反方向扫至起始电压，加压线路成等腰三角形，完成一次循环。根据实际需要，可以进行连续循环扫描。图8-17(二)工作原理1.当三角波电压增加时，(即电位从正向负扫描时)溶液中氧化态电活性物质会在电极上得到电子发生还原反应，产生还原峰。O+ne-R2.当逆向扫描时，在电极表面生成的还原性物质R又发生氧化反应，产生氧化峰。R O+ne-(三)循环伏安图图8-18 图上部位，当电位从正向负扫描时，电活性组分在电极上发生还原反应，产生还原波，称为阴极支，其峰电流为i ipc pc，峰电位为pc pc。图下部位，当逆向扫描时，电极表面的还原态物质发生氧化反应，产生氧化波，称为阳极支，其峰电流为i ipa pa，峰电位为pa pa。(四)峰电流、峰电位方程式1.峰电流方程式与单扫描极谱法相同2.峰电位方程式+：氧化波：氧化波 -：还原波：还原波n为电子转移数；D为被测物质的扩散系数，v为扫描速度，A为电极面积，c为被测物质的浓度三、应用(一一)判断电极过程的可逆性判断电极过程的可逆性n 对于可逆的电极反应，循环伏安图的上对于可逆的电极反应，循环伏安图的上下两条曲线是对称的，则：下两条曲线是对称的，则：峰电流峰电流：峰电位峰电位：峰电位之差满足此式，峰电位之差满足此式，即电极反应是可逆的。即电极反应是可逆的。b b为部分可逆，它虽然也有还原电位峰和氧化电位峰，但是上下不对称，也不满足（3）、（4）两式,但是峰电流均与电压扫描速度v成正比。峰电位随电压扫描速度的增加而变化，阴极峰变负，阳极峰变正。c c为不可逆，因为它只有一个还原峰，反方向扫描时虽然有连续的电流衰减但是没有得到氧化峰，i ip pc c与电压扫描速度v成正比。当电压扫描速度明显增加时，pcpc明明显变负。(二)电极反应机理的研究循环伏安法可用于电化学循环伏安法可用于电化学-化学化学偶联过程的研究，即在电极反应过偶联过程的研究，即在电极反应过程中还伴随着化学反应的产生。程中还伴随着化学反应的产生。图8-19解释对氨基苯酚的循环伏安图(1)从起点从起点S开始，电位往正方开始，电位往正方向进行阳极扫描，得到阳极峰向进行阳极扫描，得到阳极峰1。(2)然后反向向阴极扫描，然后反向向阴极扫描，又出现两个阴极峰又出现两个阴极峰2和和3。(3)再进行一次阳极扫描，再进行一次阳极扫描，则又出现两个阳极峰则又出现两个阳极峰4和和5，且峰且峰5的电位值与峰的电位值与峰1相同。相同。解释:(1)对氨基苯对氨基苯酚的氧化峰酚的氧化峰(2)此时，部分反应产物此时，部分反应产物(对亚氨基苯醌对亚氨基苯醌)由于不由于不稳定，在电极表面发生稳定，在电极表面发生化学反应，生成苯醌。化学反应，生成苯醌。此时溶液中含有此时溶液中含有:对对-亚氨基苯亚氨基苯醌又还原成醌又还原成对对-氨基苯酚氨基苯酚苯醌在较负的苯醌在较负的电位被还原成电位被还原成对苯二酚对苯二酚对苯二酚又对苯二酚又氧化成苯醌氧化成苯醌峰峰5：同峰：同峰1