利用環(huán)電位儀偵測(cè)氧化還原電位及電流課件

1、利用環(huán)電位儀偵測(cè)氧化還原電位及電流目的使用循環(huán)電位技術(shù)偵測(cè)Fe(CN)63-/Fe(CN)64-可逆反應(yīng)之E0及n值探討掃描速率及濃度對(duì)波峰電流的影響原理伏安法(Voltammetry) 藉由控制電位，並偵測(cè)電化學(xué)反應(yīng)的電流的技術(shù)。 實(shí)驗(yàn)使用三極法: Eapply=Ew+Er可變電位，來觀察在該電位下，物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)。主要以三極法為架構(gòu)。三極法主要是可以提供一個(gè)穩(wěn)定的參考電位，而可忽略IR drop。Three-electrode system: working electrode; auxiliary electrode; reference electrode 伏特安培法為施加電位於一

2、個(gè)電化學(xué)容槽中，並且偵測(cè)其產(chǎn)生的電流之電化學(xué)技術(shù)。由於伏安法經(jīng)過不斷地改良發(fā)展，增強(qiáng)其靈敏度及選擇性，已經(jīng)使其在分析稀釋溶液的定性及定量(物種包含了有機(jī)、無機(jī)及生化成份)，量測(cè)金屬離子錯(cuò)化合物之熱力學(xué)因子和氧化還原系統(tǒng)，研究化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)適用於微量分析上(有較好的偵測(cè)極限)應(yīng)用範(fàn)圍儀器原理-循環(huán)伏安儀基本電路圖Linear-scan voltage generatorSignal source+-+-+-+RecorderPotentiostatic Control circuitCurrent-to-coltageconverterRCWRWCReferecne electrodeWork

3、ing electrodeCounter electrode激發(fā)訊號(hào)種類NameLinear scanDifferential pulseSquare waveTriangularWaveformType of voltammetryPolarographyDifferenti-alpulse voltammetrySquare-wave voltammetryCyclic voltammetryTimeTimeTimeTimeEEEE工作電極玻璃碳電極 輔助電極 Pt線伏安法之電化學(xué)容槽工作電極：研究物質(zhì)反應(yīng)參考電極：提供穩(wěn)定電位輔助電極：作為工作電極對(duì)極 使反應(yīng)進(jìn)行參考電極Ag/AgCl工

4、作電極待測(cè)分析物的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生於此，具備電子轉(zhuǎn)移速率快、工作電位範(fàn)圍廣及化性物性安定等條件。此電極浸入沒有攪拌的溶液中。常用工作電極貴金屬電極(Au,Pt) 滴汞電極 玻璃碳電極參考電極在反應(yīng)中提供固定電位。常見的有甘汞電極(SCE)、Ag/AgClAg/AgCl reference electrode輔助電極負(fù)責(zé)導(dǎo)通工作電極與輔助電極間的電流。當(dāng)工作電極發(fā)生還原反應(yīng)，輔助電極就必須發(fā)生氧化反應(yīng)，反之亦然。任何物性化性安定之良導(dǎo)體皆可做輔助電極，此外，面積要夠大才可以避免極化，最常見為白金線。最典型的CV圖到達(dá)一定電位，使電極足以氧化Fe(CN)64-氧化能力越來越強(qiáng)，電流逐漸增大極化現(xiàn)象到

5、達(dá)一定電位，使電極足以還原Fe(CN)63-極化現(xiàn)象物質(zhì)傳送又分為以下三種:擴(kuò)散(Diffusion): 物質(zhì)因?yàn)闈舛忍荻榷苿?dòng)的行為稱為擴(kuò)散.對(duì)流(Convection): 物質(zhì)藉由外力(機(jī)械攪拌、熱對(duì)流,等等)而移動(dòng)的行為.將cell靜置,維持常溫,去除對(duì)流因素.遷移(Migration): 物質(zhì)因?yàn)檎?fù)兩極電場(chǎng)吸引而移動(dòng)之行為稱為遷移.簡(jiǎn)單的電化學(xué)反應(yīng)，傳送途徑包 括物質(zhì)傳送及電子轉(zhuǎn)移Fe3+Fe3+循環(huán)伏安儀 NCNCCNCNCNCNe-Fe2+Fe3+NCNCCNCNCNCNe-Fe2+Potential vs. Ag/AgClCurrent(A)NCNCCNCNCNCNFe2+NC

6、NCCNCNCNCNFe2+NCNCCNCNCNCNFe2+Fe3+Fe3+e-e-e-e-e-e-Fe2+Fe2+Fe2+e-e-ABCDEFGHIJK實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫儀器原理Electron transfer反應(yīng)物種在工作電極表面上，從電極得到電子或是物種本身將電子轉(zhuǎn)移給電極，才可進(jìn)行氧化或還原反應(yīng) n 為電子轉(zhuǎn)移數(shù) Epa為氧化峰電位 Epc為還原峰電位若電極表面上電子轉(zhuǎn)移 (不可逆性)較慢，則會(huì)導(dǎo)致波峰間的分離氧化鋁粉進(jìn)行研磨拋光，可讓Ep減少CV圖 Fe(CN)63 Fe(CN)64Epc 陰極波峰電位(cathodic peak potential)Epa 陽極波峰電位(anodic peak potential)ipa 陽極波峰電流(anodic peak current)ipc 陽極波峰電流(cathodic peak potential)1.Ep=Epa-Epc=0.059/n (mV) 如接近則無過電壓2.ipa / ipc可判定是否可逆反應(yīng)3.E0=(Epa+Epc)/2 Typical cyclic voltammogram EpcEpa開始氧化開始還原EpcEpaip：波峰電流 (A)n：半反應(yīng)