线性扫描伏安法和循环扫描伏安法

实验五线性扫描伏安法和循环扫描伏安法一．实验目的1、了解线性扫描伏安法和循环扫描伏安法的特点和基本原理。2、掌握线性扫描伏安法的定量分析方法。、3、了解循环扫描伏安法在研究电极机理方面的应用。二、基本原理1、线性扫描伏安法线性扫描伏安法是在电极上施加一个线性变化的电压，即电极电位是随外加电压线性变化记录工作电极上的电解电流的方法。记录的电流随电极电位变化的曲线称为线性扫描伏安图。可逆电极反应的峰电流可由下式表示：Ip=0.4463nFADo1/2Co*(nFv/RT)1/2=5.99*105n3/2Ado1/2v1/2Co*（1）式中n为电子交换数，A为电极有效面积，Do为反应物的扩散数，v为电位扫描速度，Co*为反应物（氧化态）的本体浓度。也可简化为（A不变时）ip=kv1/2Co*（2）即峰电流与扫描速度的1/2次方成正比，与反应物的本体浓度成正比。这就是线性扫描伏安法定量分析的依据。对于可逆电极反应，峰电位与扫描速度无关，Ep=E1/2±1.1RT/nF（3）但当电位反应为不可逆时（准可逆或完全不可逆）。Ep随扫描速度增大而负（正）移。2、循环伏安法循环伏安法的原理同线性扫描伏安法相同，只是比线性扫描伏安法多了一个回归。所以称为循环伏安法。循环伏安法是电化学方法中最常用的实验技术。循环伏安法有两个重要的实验参数，一个峰电位之比，二是峰电位之差。对于可逆电极反应，峰电流之比iPc/ipa的绝对值约等于1。峰电位之差约为59.6mv（25℃）。△Ep=2.22RT/nF（4）Cottrellequation，峰电流和扫速的开方呈正比，说明电极电流是扩散控制。Nernstequation，峰电压的差值和电子转移数有关系，△E=2.303RT/(nF)。不同扫速下的氧化还原峰电压的差值变化不大，电极反应就是可逆的。三．仪器和试剂1.电化学分析系统2.三电极系统：玻碳电级为工作电极，Ag/Agcl电极为参比电极，铂钛电极为对极。3.1.0×10-3mol/L铁氰化钾溶液四．实验步骤1.选择仪器实验方法：电位扫描技术——线性扫描伏安法或循环伏安法。2.玻璃电极和铂钛电极用金相砂纸将电极表面抛光，然后用蒸馏水喜庆洗清。3.线性扫描伏安法实验：以1.0×10-3mol/L铁氰化钾溶液为实验溶液。分别设置扫描速度0.02，0.05，0.10，0.20，0.30V/S记录线性扫描伏安图并将实验数据记入表格。4.循环伏安法实验：以1.0×10-3mol/L铁氰化钾溶液为实验溶液。分别设置扫描速度0.02，0.05，0.10，0.20，0.30V/S记录线性扫描伏安图并将实验数据记入表格。五．数据处理表1线性扫描伏安法实验结果扫描速度(V/S)0.020.050.100.200.30峰电流（ip）（A）峰电流一3.079*10-65.267*10-66.351*10-65.499*10-67.762*10-6峰电流二2.142*10-62.111*10-64.444*10-65.250*10-67.770*10-6峰电位（Ep）（V）峰电位一0.1120.1070.0920.0760.050峰电位二0.3190.2950.3240.3410.371表2不同扫速下的峰电流之比和峰电位之差扫描速度(V/S)0.020.050.100.200.30峰电流（ip）（A）峰电流一4.666*10-67.380*10-67.497*10-61.019*10-51.350*10-5峰电流二1.314*10-63.896*10-62.265*10-66.232*10-66.550*10-6|峰电流之比|3.5511.8943.3101.7492.061峰电位（Ep）（v）峰电位一0.1110.1000.0780.0660.038峰电位二0.3060.3480.3940.3340.348|峰电位之差|0.1950.2480.3160.2680.3101.将表1中的峰电流对扫描速度的1/2次方作图（ip——v1/2）得到一条直线，说明什么问题？以ipc——v1/2作图如下00.10.20.30.40.50.60123456789以ipa——v1/2作图如下00.10.20.30.40.50.601234567由上图可知ip与v1/2成正比，峰电流和扫描速度平方根是一条直线，说明是扩散控制。2.将表1中的峰电位对扫描速度作图（Ep——v），并根据曲线解释电极过程。以Epc——v作图如下00.050.10.150.20.250.30.350.040.050.060.070.080.090.10.110.12以Epa——v作图如下00.050.10.150.20.250.30.350.280.30.320.340.360.38Ep随扫描速度增大而负(正)移，说明电极反应为不可逆过程。3表二中的峰电流之比之几乎不随扫描速度的变化而变化,并且接近1,为什么?答:从循环伏安图可确定氧化峰峰电流ipa和还原峰电流ipc对于可逆体系，氧化峰峰电流与还原峰峰电流比：因此可以判断此反应为可逆反应。4.以表2中的峰电位之差值对扫描速度作图（△Ep——v），从图上说明什么问题？以△Ep——v作图如下△Ep没有在55/n~65/n(mv)之间，故判断此反应不可逆。六．误差分析1.铂钛电极没有用金相砂纸将其电极表面抛光使得扫描结果不准确。2.抛光后的铂钛电极没有用蒸馏水清洗而直接放入待测溶液中。3.待测溶液不纯而引起的误差。