可逆体系的循环伏安研究.doc

试验汇报: 可逆体系循环伏安研究
一． 试验目
1. 掌握循环伏安法研究电极过程基础原理;
2. 学习使用CHI660电化学综合分析仪;
3. 测定K3Fe（CN）6体系在不一样扫描速率时循环伏安图。
二． 试验原理
1.循环伏安法基础原理: 依据研究体系性质, 选择电位扫描范围和扫描速率, 从选定起始电位开始扫描后, 研究电极电位按指定方向和速率随时间线性改变, 完成所确定电位后, 会自动以相同扫描速率返回。
2.循环伏安扫描图:
⑴在扫描电位范围内, 若某一电位值时出现电流峰, 说明在次电位时发生了电极反应。
⑵正向扫描对应于阴极过程, 发生还原反应: O+zeˉ→R, 得上半部分还原波; 反向扫描对应于阳极过程, 发生氧化反应: R-zeˉ→O, 得下半部分氧化波。
⑶可逆判定: 计算阳极峰电位Epa与阴极峰电位Epc差△Ep, 比较阳极峰电流ipa与阴极峰电流ipc数值大小, 依据Nernst方程, 当△Ep数值靠近2.3RT/zF且ipa与ipc数值相等或靠近时, 电极反应是可逆过程。
三． 仪器与试剂
CHI660电化学综合分析仪、 铂丝电极、 饱和甘汞电极、 超级恒温槽、 双层三口瓶、 电子天平、 容量瓶（100mL）、 烧杯、 KNO3溶液（0.4mol/L）、 K3Fe（CN）6标准溶液（0.050mol/L）H2SO4溶液（1.0mol/L）
四． 试验步骤
1.调整并控制恒温槽水浴温度, 将恒温水通入三颈瓶恒温夹套中。
2.电极: 金（研究电极）——绿色夹; 铂丝（辅助电极）——红色夹; 饱和甘汞电极（参比电极）——白色夹。
3.活化电极:
⑴活化溶液: 使用3.0mol/dm3硫酸溶液, 配40置1.0mol/dm3硫酸溶液mL。
⑵测量参数: IintE（V）为1.2V; highE（V）为1.2V; lowE（V）为-1.2V; Initial Scan为Negative; Scan Rate（v/s）为0.1~0.5; Sweet Segments为50; Sanple Internal（v）为0001; Quiet Time（S）为2;Sensetivity为1.e—0.002。
4.测量:
⑴测量溶液: 0.0005mol铁氰化钾溶解于约70mL水中, 再加入0.0005mol亚铁氰化钾, 溶解; 再加入0.004mol硝酸钾, 溶解; 放入100ml容量瓶, 稀释至刻度。
⑵测量参数: IintE（V）为0.5V; highE（V）为0.5V; lowE（V）为-0.2V; Initial Scan为Negative; Scan Rate（v/s）为0.05~0.8; Sweet Segments为2; Sanple Internal（v）为0.001; Quiet Time（S）为2;Sensetivity为1.e-0.005。
⑶改变扫描速率v（v/s）分别为50、 100、 200、 250、 300、 400、 500、 600、 700、 800时循环伏安扫描图。
五． 试验数据处理分析
1. v=50mV/s

2. 数据统计
K4Fe(CN)6·3H2O:0.2135g K3Fe(CN)6:0.1640g KNO3:0.4025g
v/(V/s)
Epc/V
Ipc/A
Epa/V
Ipa/A
△Ep/V
v/(V/s-1)1/2
Ipc/v1/2
Ipa/v1/2
0.05
0.132
3.914e-05
0.255
-4.238e-05
0.123
0.2236
1.750e-04
-1.895e-04
0.1
0.121
5.343e-05
0.262
-5.529e-05
0.141
0.3162
1.690e-04
-1.748e-04
0.2
0.110
7.007e-05
0.273
-6.971e-05
0.163
0.4472
1.567e-04
-1.559e-04
0.25
0.103
7.588e-05
0.278
-7.428e-05
0.175
0.5000
1518e-04
-1.486e-04
0.3
0.097
8.057e-05
0.280
-7.821e-05
0.183
0.5477
1.471e-04
-1.428e-04
0.4
0.091
8.792e-05
0.289
-8.332e-05
0.198
0.6324
1.390e-04
-1.317e-04
0.5
0.079
9.297e-05
0.296
-8.628e-05
0.217
0.7071
1.315e-04
-1.220e-04
0.6
0.080
9.712e-05
0.295
-8.832e-05
0.215
0.7745
1.254e-04
-1.140e-04
0.7
0.071
9.971e-05
0.303
-8.915e-05
0.232
0.8366
1.192e-04
-1.066e-04
0.8
0.068
1.014e-04
0.308
-8.892e-05
0.240
0.8944
1.134e-04
-9.941e-05
3. △Ep范围为0.123~0.24V; 可逆程度低。Ep与扫描速率v无关; △Ep随扫描速率增大而增大。
4. 以电流函数对扫描速率作图:

线性相关度为0.978

线性相关度为0.947
电极上进行氧化-还原反应过程没有伴随有耦合化学反应。
六． 结果讨论及误差分析
Ep/mV值在55～65/z范围, 即可认为电极反应是可逆过程。但试验数据偏大, 可能有以下原因:
1.电极没有活化好, 产生钝化。
2.待测溶液里有杂质。
3.试验速度过慢, 电极钝化, 产生误差。
七． 思索题
1. 用循环伏安研究不一样电极过程时, 怎样选择和确定适宜扫描速率。扫描速率影响与电极反应得失电子难易程度联络怎样？
答: 在进行循环伏安扫描时, 氧化还原反应其电极间电子转移速率是固定, 而只有扫描速率超出反应体系电子转移速率才能够得到完整、 很好结果扫描图像, 而若扫描速率过大, 会造成扫描结束而电极反应未结束结果, 所以扫描速率确定需要电极反应快慢来确定, 最好是稍快于电极反应速率, 而扫描速率越快, 电极极化越显著, 正负极间电压越低, 得失电子越难进行。
2. 电位扫描范围, 对测定结果有何影响？是否电位范围越大测定结果越好？
答: 因为电位扫描范围确定是依据所测体系物理化学性质得到, 所以假如电位扫描范围太大或者太小都有可能使得测定结果不理想, 或所得结果不显著等。
3. 讨论循环伏安曲线中峰值电流ip影响原因。
答: 峰电流ip与电极反应体系中被测物性质、 电子转移数、 扩散系数、 电压扫描速率、 电极面积还有被测物质浓度等相关。