实验一-循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程

1实验一循环伏安法测定铁氰化钾的电极反应过程12实验目的学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理及方法熟悉伏安仪使用技巧学习固体电极表面的处理方法23实验原理1.循环伏安法CV方法是将循环变化的电压施加于工作电极和对电极之间,记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线.此方法也称为三角波线性电位扫描方法.图1-1表明了施加电压的变化方式.340102030400.60.40.20.0-0.2E/Vts正向扫描逆向扫描E1E2E1选定电位扫描范围E1～E2和扫描速率,从起始电位E1开始扫描到达E2,然后连续反向在扫描从E2回到E1.图1-1循环伏安法的典型激发信号实验原理450.60.50.40.30.20.10.0-0.1-0.2-20-1001020阳极i/阴极/vipcipapcpaabcdefghijk图1-2K3Fe(CN)6在KCL溶液中的循环伏安图由图1-2可见,循环伏安图有两个峰电流和两个峰电位。ipc和ipa分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流，对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为Epc和Epa。2.循环伏安图分析实验原理563.判断电极可逆性根据Nernst方程,在实验测定温度为298K时,计算得出△Ep=Epa-Epc≈59/nmV(1-1)阳极峰电流ipa和阴极峰电流ipc满足以下关系：ipc/ipa≈1(1-2)同时满足以上两式，即可认为电极反应是可逆过程。如果从循环伏安图得出的△Ep/mv=55/n～65/n范围，也可认为电极反应是可逆的。实验原理67532121/2pi2.6910nADC4.计算原理对可逆体系的正向峰电流,由Randles-savcik方程可表示为:(1-3)式中：ip为峰电流(A)n为电子转移数A为电极面积(cm2)D为扩散系数(cm2/s)为扫描速度(V/s)c为浓度(mol/L)实验原理78实验仪器及试剂仪器：CHI660C电化学分析仪；圆盘型工作电极铂丝辅助电极和饱和KCl参比电极组成电极系统。试剂：铁氰化钾溶液:2.0×10-3mo1/L；氯化钾溶液:0.1mo1/L。89实验步骤1．配制试液2．Pt工作电极预处理去离子水冲洗铂电极；Al2O3粉末将电极表面抛光;蒸馏水清洗;超声水浴中清洗2～3分钟;重复清洗三次.3．循环伏安法测量设定起始电位和转向电位,电解质浓度一定下,逐一变化扫描速率测量,记录循环伏安图.然后在扫描速率一定下,逐一变化电解质浓度,记录循环伏安图.910实验数据处理1.从循环伏安图上读取ipc、ipa、Epc、Epa的值。2.绘制同一铁氰化钾浓度下ipc与相应的1/2的关系曲线，说明峰电流与扫描速率的关系，若研究电极的面积已知可通过直线的斜率可求得铁氰化钾的扩散系数。3.绘制同一扫描速率下铁氰化钾ipc与相应的C的关系曲线，说明峰电流与电解质浓度的关系。10