循环伏安法，循环伏安法不同扫速的作用-pg电子竞技平台

2023-05-30 09:00:02  信息编号：k20230515632324  浏览次数：48

循环伏安法：在电极上施加一个线性扫描电压，从起始电位以一定的速率扫描到一个顶点电位，再从该顶点电位扫描到另一个顶点电位的两阶段，此扫描可以在两个顶点电位之间多次重复。

该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。

循环伏安方法应用极为广泛。

根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度，中间体、相界面吸附或新相形成的可能性，以及偶联化学反应的性质等。

循环伏安法的关键参数
最初电位（v）：扫描起始点。

可设置范围10 ~ -10；依据体系的差异，水相体系一般设置在±2.0 v，有机相可以扩展到±5.0 v，电池或串联电池体系还会更大。

最终电位（v）：扫描最终点。

参数设置同上。

顶点电位1（v）：电位扫描的最高限制。

参数设置同上。

顶点电位2（v）：电位扫描的最.低限制。

参数设置同上。

静置时间（s）：电位扫描开始前的静置时间。

可设置范围1 ~ 100000。

通常设置为几秒或几十秒内。

扫描速率（v/s）：电位变化率，可设置范围1×10-4 ~ 10000；稳态测量一般数mv/s，一般电极过程研究和测量可由数mv/s到数v/s，快速表面反应电极过程动力学研究或超微电极快速扫描最高可以设置到数kv/s。

高扫描会有大电流，应注意考虑溶液电阻影响。

循环次数：1 ~ 500000次；
全部点数：每个扫描周期的默认数据采集量为2000个点。

全部点数为2000×循环次数。

循环伏安法的原理
如以等腰三角形的脉冲电压加在工作电极上，得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描，电活性物质在电极上还原，产生还原波，那么后半部分电位向阳极方向扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化波。

因此一次三角波扫描，完成一个还原和氧化过程的循环，故该法称为循环伏安法，其电流 —电压曲线称为循环伏安图。

如果电活性物质可逆性差，则氧化波与还原波的高度就不同，对称性也较差。

循环伏安法中电压扫描速度可从每秒种数毫伏到1伏。

工作电极可用悬汞电极，或铂、玻碳、石墨等固体电极。

循环伏安法的应用
（1）电极可逆性的判断 循环伏安法中电压的扫描过程包括阴极与阳极两个方向，因此从所得的循环伏安法图的氧化波和还原波的峰高和对称性中可判断电活性物质在电极表面反应的可逆程度。

若反应是可逆的，则曲线上下对称，若反应不可逆，则曲线上下不对称。

（2）电极反应机理的判断 循环伏安法还可研究电极吸附现象、电化学反应产物、电化学—化学耦联反应等。

对于有机物、金属有机化合物及生物物质的氧化还原机理研究很有用。

循环伏安法是最广泛使用的方法。

这个技术是在工作电极上加一个随时间变化的电势，引起溶液里的电活性物质在电极上发生氧化或还原反应，依据电势的不同， （也可能是物质的吸附）和由于双电层充电引起的电容电流，观察到的与稳态的不同。

这种方法主要用于通过对溶液中组分的鉴定，以及对反应速率的半定量分析，研究电化学机理。

有两种习惯看法：一种是阳极电流为正，一种是阴极电流为正。

电化学分析的人一般习惯于阴极为正，电化学测试的人习惯于阳极为正，比如金属腐蚀测量。

但氧化峰和还原风是不能搞错的，搞错了防腐蚀就变成了促使金属发生腐蚀，氧化峰在正电位方向，还原峰在负电为方向，扫描越快，峰电流越大；扫速越慢，峰电流越小。

如果铁氰化钾在硝酸钾的支持液中配比得当，扫速在50—100毫伏/秒，可以扫处可逆的获准可逆的循环伏安图，电位差约等于59毫伏；电流比约等于一。

扫出来的电流峰相对于浓度，扫出来的电位相对于某一种金属离子的电位，因为每一种物质都有它的标准电极电位和一个条件电极电位。

循环伏安法不同扫速的作用
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。

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i法拉第通过。

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”。

来源：小木虫，材料人