文档介绍：循环伏安法原理及应用小结
1 电化学原理
电解池
电解池是将电能转化为化学能的一个装置,由外加电源,电解质溶液,阴阳电极构成。
阴极:与电源负极相连的电极(得电子,发生还原反应)
阳极:与电源正极相连的电极(失电子,发生氧化反应)
电解池中,电流由阳极流向阴极。
循环伏安法
1)若电极反应为O+e-→R,反应前溶液中只含有反应粒子O,且O、R在溶液均可溶,控制扫描起始电势从比体系标准平衡电势(φ平)正得多的起始电势(φi)处开始势作正向电扫描,电流响应曲线则如图0所示。
图0 CV扫描电流响应曲线
2)当电极电势逐渐负移到(φ平)附近时,O开始在电极上还原,并有法拉第电流通过。由于电势越来越负,电极表面反应物O的浓度逐渐下降,因此向电极表面的流量和电流就增加。当O的表面浓度下降到近于零,电流也增加到最大值Ipc,然后电流逐渐下降。当电势达到(φr)后,又改为反向扫描。
3)随着电极电势逐渐变正,电极附近可氧化的R粒子的浓度较大,在电势接近并通过(φ平)时,表面上的电化学平衡应当向着越来越有利于生成R的方向发展。于是R开始被氧化,并且电流增大到峰值氧化电流Ipa,随后又由于R的显著消耗而引起电流衰降。整个曲线称为“循环伏安曲线”
经典三电极体系
经典三电极体系由工作电极(WE)、对电极(CE)、参比电极(RE)组成。在电化学测试过程中,始终以工作电极为研究电极。
其电路原理如图1,附CV图(图2):扫描范围--1V,扫描速度50mV/S,起始电位0V。
图1 原理图图2 CBZ的循环伏安扫描图
图2所示CV扫描结果为研究电极上产生的电流随电位变化情况图。
1)横坐标Potential applied(电位)为图1中电压表所测,即
Potential applied=P(WE)-P(RE)
所有的电位数值都是相对于氢离子的电位值,规定在标准情况下,氢离子的电位为0。当恒电位仪向工作电极提供负的电位时,其电源连接情况如图1所示,即工作电极与电源的负极相连,作为阴极工作发生还原反应;反之则作为阳极发生氧化反应。
图3 恒电位仪电路图
图3所示为恒电位仪电路图,我没看明白,请翟老师帮我看看。
2)纵坐标所示电流为工作电极上通过的电流,电流为正(流出电极表面)则有电子流入电极CBZ失电子发生氧化反应;电流为负则电子流出电极,CBZ得电子发生还原反应。
2 电化学工作站操作
工作电极在测试之前应先用较大扫速扫描以活化电极,否则可能出现扫描曲
线持续波动的现象;
3 数据挖掘
电压从负到正可以看作是正扫为阳极氧化过程,对应氧化峰;反之为负扫阴极还原过程,对应还原峰。
阴极反应的电流称为阴极电流,对应还原峰;阳极反应的电流称为阳极电流,对应氧化峰。一般国内规定阴极电流用正值阳极用负值,国外很多文献反之。通常,氧化峰位于较正的电位而还原峰位于较负的电位,这是极化作用的结果。
1)还原峰(向上的峰)峰电位越正峰电流越大,越容易还原;氧化峰(向下的峰)峰电位越负,峰电流越大,越容易氧化。
2)判断电极反应的可逆程度
Ipa=Ipc (Ipa,Ipc正比于V1/2)
φpa-φpc≈60 mV (25℃条件下)
3)标准电极电位等于两个峰电位之和的1/2 即Eθ=(Epa+Epc