1. 了解循环伏安法的基本原理、特点和应用。
2 . 熟练掌握循环伏安法的实验技术和有关参数的测定方法。
二、实验原理
1. 溶液中的电解质会离解出阴、阳离子，在外电场作用下发生定向移动产生电流使整个回路导通。在电场的作用下，阴、阳离子分别向阳极、阴极移动，并在电极表面发生氧化或还原反应。如果电极反应的速度足够快以致使得当离子刚移动到电极表面的反应区便立刻被反应掉，即电极表面总是处于缺少反应物的状态，这时电极表面的反应是可逆的，能量损失较小。 2. 凡是能够测出电流电压关系获得I-U曲线的方法都可称为伏安法。循环伏安法（Cyclic Voltammetry, 简称姬诚CV）便是让电压做循环变化同时测出电流的改变的方法。因此对于可逆的电极反应，所获得的曲线具有某种对称性，曲线会出现两个峰，电位差为：
其中，Epa和Epc分别对应阴极和阳极峰电势。对应的正向峰电流满足Randles-Savcik方程：
其中ip为峰电流（A），n为电子转移数，A为电极面积（cm2），D兰州石化研究院为扩散系数（cm2/s），v1/2绍兴文理学院学报为扫描速度（V/s），c为浓度（mol/L）。
3. 对本实验：
该电极反应是可逆的。用循环伏安法测量时，所得曲线会出现最大值和最小值，比较两个峰值所对应的电势之间的差值，若大小为0.056则说明该反应是可逆的；同时根据Randles-Savcik方程，ip和v1/2 和浓度c都成直线关系，若两个峰电流比值接近于1，也可说明该电极反应是可逆的。因此，本实验中，用循环伏安法测出峰电流、峰电位是关键。
4. 现代电化学仪器均使用计算机控制仪器和处理数据。CV测试比较简便，所获信息量大。采用三电极系统的常规CV实验中，工作电极（The Working Electrode，简称WE）相对于参比电极（the Reference Electrode，简称RE）的电位在设定的电位区间内随时间进行循环的线性扫描，WE相对于RE的电位由电化学仪器控制和测量。因为RE上流过的电流总是接近于零，所以RE的电位在CV实验中几乎不变，因此RE是实验中WE电位测控过程中的稳定参比。若忽略流过RE上的微弱电流，则实验体系的电解电流全部流过由WE和对电极（The Counter Electrode，简称CE）组成的串联回路。WE和CE间的电位差可能很大，以保证能成功地施加上所设定的WE电位（相对于RE）。CE也常称为辅助电极（The Auxiliary Electrode, 简称AE）。
分析CV实验所得到的电流-电位曲线（伏安曲线）可以获得溶液中或固定在电极表面的组分的氧化和还原信息，电极|溶液界面上电子转移（电极反应）的热力学和动力学信息，和电极反应所伴随的溶液中或电极表面组分的化学反应的热力学和动力学信息。与只进行电位单向扫描（电位正扫或负扫）的线性扫描伏安法（Linear Scan Voltammetry，简称LSV）相比，循环伏安法是一种控制电位的电位反向扫描技术，所以，只需要做1个循环伏安实验，就可既对溶液中或电极表面组分电对的氧化反应进行测试和研究，又可测试和研
究其还原反应。
三、实验试剂及设备
试剂：K3Fe(CN)6 (分析纯或优级纯)，KNO3(分析纯或优级纯)
仪器：RST 5200电化学工作站
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磁力搅拌器
铂片工作电极
KCl饱和甘汞电极
KCl饱和甘汞电极
四、实验步骤
1. 电极的预处理
检查KCl饱和甘汞电极的内参比溶液（饱和KCl水溶液）的液面高度，要求内参比溶液与内参比电极连通。
2. 移取30 ml的K3Fe(CN)6 (0.5 mol/L)和KNO3 (0.1 mol/L)水溶液于50 ml烧杯中，插铂片电极(工作电极)、饱和甘汞电极(对电极)和饱和甘汞电极(参比电极)，将对应的电极夹夹在电极接线上。
3. 仪器开机和CV参数设定
打开RST电化学工作站，点击电脑桌面“RST电化学工作站”图标打开软件，点击“实验设定/设定电化学方法”，选择“线性扫描循环伏安法”，设定实验参数如下：
初始电位：-0.2 V；第一折返电位：0.6 V；扫描速率：50 mV/s；
采样间隔：0.002 V；扫描段数：2；量程：1×10-4A；静置时间：3 s。
4. 点击运行，以50 mV/s的扫描速度记录此溶液的循环伏安曲线并保存。
5. 改变扫描速度(分别取 30，40，60 mV/s)，运行CV测试并保存循环伏安曲线。
6. 改变K3Fe(CN)6 (1mol/l)浓度重复以上操作。
五、实验数据处理与分析
1.的测量结果
表1 不同浓度的数据处理结果（以扫描速度V=0.05V/S为例）
浓度（mol/l） | Epa（V） | Epc（V） | ipa（E-5A） | ipc（E-5A） | ipa/ipc | Eo（V） |
0.5 | 0.33 | 0.18 | -8.91 | -4.54 | 1.96 | 0.26 |
1 | 0.36 | 0.09 | -8.77 | -5.87 | 1.49 | 0.23 |
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图1不同浓度时的I-U关系
表2不同扫描速率的数据处理结果(以浓度C=0.5mol/l为例)
扫描速度（V/S） | Epa（V） | Epc（V） | ipa（E-5A） | ipc（E-5A） | ipa/ipc | Eo（V） |
0.03 | 0.34 | 0.06 | -8.27 | -5.98 | 1.38 | 0.20 |
0.04 | 0.36 | 0.09 | -8.24 | -5.81 | 1.42 | 0.23 |
0.05 | 0.36 | 0.09 | -8.78 | -5.87 | 1.49 | 0.23 |
0.06 | 0.36 | 0.05 | -8.90 | -5.93 | 1.50 | 0.21 |
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图2 不同扫描速率时的I-U关系（0.5 mol/l）
图3 不同扫描速率时的I-U关系（1 mol/l）
六、注意事项
1. 电化学实验中电极预处理非常重要。电极一定要处理干净，使得实验中大众卫生报K3Fe(CN)6体系的峰电位差接近其理论值（56.5 mV），否则误差较大。
2. 电极千万不能接错，否则会导致错误结果，甚至烧坏仪器。
七、思考题
氘灯
1. 扫描速率对结果的影响？
2. 浓度对结果的影响？
3. 从I-U图上可以得到什么信息？
参考文献
1. 朱明华，仪器分析，高等教育出版社，北京，2000
2. 赵藻藩等，仪器分析，高等教育出版社，北京，1990
3. 赵文宽等，仪器分析实验，高等教育出版社，北京，1997
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