循環(huán)伏安法實驗報告(有測定電極有效面積)

1、- 1 - 循環(huán)伏安法實驗【實驗?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)和掌握循環(huán)伏安法的原理和實驗技術(shù)。了解可逆波的循環(huán)伏安圖的特性以及測算玻碳電極的有效面積的方法?！緦嶒炘怼垦h(huán)伏安法是在固定面積的工作電極和參比電極之間加上對稱的三角波掃描電壓（如圖 1） ， 記錄工作電極上得到的電流與施加電位的關(guān)系曲線（如圖 2） ，即循環(huán)伏安圖。 從伏安圖的波形、 氧化還原峰電流的數(shù)值及其比值、峰電位等可以判斷電極反應(yīng)機理。與汞電極相比，物質(zhì)在固體電極上伏安行為的重現(xiàn)性差，其原因與固體電極的表面狀態(tài)直接有關(guān)， 因而了解固體電極表面處理的方法和衡量電極表面被凈化的程度，以及測算電極有效表面積的方法，是十分重要的。 一般對這類問題要

2、根據(jù)固體電極材料不同而采取適當(dāng)?shù)姆椒?。對于碳電極，一般以 fe(cn)63-/4-的氧化還原行為作電化學(xué)探針。首先，固體電極表面的第一步處理是進行機械研磨、拋光至鏡面程度。 通常用于拋光電極的材料有金鋼砂、 ceo2、zro2、mgo 和-al2o3粉及其拋光液。拋光時總是按拋光劑粒度降低的順序依次進行研磨， 如對新的電極表面先經(jīng)金鋼砂紙粗研和細磨后，再用一定粒度的 -al2o3粉在拋光布上進行拋光。拋光后先洗去表面污物，再移入超聲水浴中清洗，每次23 分鐘，重復(fù)三次，直至清洗干凈。最后用乙醇、稀酸和水徹底洗滌，得到一個平滑光潔的、新鮮的電極表面。將處理好的碳圖 2：循環(huán)伏安曲線 （ie 曲線

3、）- 2 - 電極放入含一定濃度的k3fe(cn)6和支持電解質(zhì)的水溶液中，觀察其伏安曲線。如得到如圖 2 所示的曲線，其陰、陽極峰對稱，兩峰的電流值相等（ipc / ipa=1） ，峰峰電位差 ep約為 70 mv（理論值約 59/n mv） ，即說明電極表面已處理好，否則需重新拋光，直到達到要求。有關(guān)電極有效表面積的計算，可根據(jù)randles-sevcik公式：在 25 c時，ip=(2.69 105)n3/2ado1/21/2co 其中 a 為電極的有效面積 （cm2） ，do為反應(yīng)物的擴散系數(shù) (cm2/s)，n 為電極反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移數(shù)，為掃速（v/s） ， co為反應(yīng)物的濃度 （mo

4、l/cm3） ， ip為峰電流（a） ?！緝x器和試劑】1. chi 660d 電化學(xué)系統(tǒng)，玻碳電極（ d = 4mm） 為工作電極，銀 / 氯化銀電極為參比電極，鉑片電極為輔助電極；2. 固體鐵氰化鉀、 h2so4 溶液、高純水；3. 100 ml 容量瓶、 50 ml 燒杯、玻棒?！緦嶒瀮?nèi)容】1. 配制 5 mm k3fe(cn)6 溶液（含 0.5 m h2so4），倒適量溶液至電解杯中；2. 將玻碳電極在麂皮上用拋光粉拋光后，再用蒸餾水清洗干凈；3. 依次接上工作電極 (綠)、參比電極 ( 白) 和輔助電極 ( 紅) ；4. 開啟電化學(xué)系統(tǒng)及計算機電源開關(guān)，啟動電化學(xué)程序，在菜單中依次選

5、擇setup、technique 、cv、parameter ，輸入以下參數(shù)：5. 點擊 run 開始掃描，將實驗圖存盤后，記錄氧化還原峰電位epc、epa 及峰電流 ipc、ipa；6. 改變掃速為 0.05、0.1 和 0.2 v/s，分別作循環(huán)伏安圖；7. 將 4 個循環(huán)伏安圖疊加比較；init e (v) 0.8 v segment 2 high e (v) 0.8 v smpl interval (v) 0.001 low e (v) -0.2 v quiet time (s) 2 scan rate (v/s) 0.02 v sensitivity (a/v) 5e-5 - 3 -

6、 【數(shù)據(jù)處理】1. 從以上所作的循環(huán)伏安圖上分別求出epc, epa, ep,ipc,ipa,ipc/ipa等參數(shù)，并列表表示。體系scan rate (v/s)epcepaepipcipaipc/ipa5 mm k3fe(cn)6 0.02 0.05 0.1 0.2 2. 在軟件 origin下以氧化還原峰電流ipc、ipa 分別與掃速的平方根1/2 作圖，求算線性相關(guān)系數(shù)r。3. 根據(jù) ipc與掃速的平方根 1/2 作圖得到的線性回歸方程，計算所使用的玻碳電極的有效面積。（所用參數(shù)：電子轉(zhuǎn)移數(shù)n=1，k3fe(cn)6的擴散系數(shù) do=1 10-5 cm2/s）【思考題】1從循環(huán)伏安圖可以測定那些電極反應(yīng)的參數(shù)？從這些參