5.1 线性扫描循环伏安法--铁溶液的氧化还原曲线

5.1 线性扫描循环伏安法——铁溶液的氧化还原曲线
5.1.1 实验原理
铁体系(Fe(CN)63-/4-简称歌)在中性水溶液中的电化学行为是一个可逆过程,其氧化峰和还原峰对称,两峰的电流值相等,峰峰电位差理论值为59mV。体系本身很稳定,通常用于检测电极体系和仪器系统。
5.1.2 仪器
可选用的仪器有:RST1000、RST2000、RST3000或RST5000系列电化学工作站。
5.1.3 电极与试剂
工作电极:铂圆盘电极、金圆盘电极或玻碳圆盘电极,任选一种。
参比电极:饱和甘汞电极。
辅助电极:也称对电极,可选用铂片电极或铂丝电极,电极面积应大于工作电极的5倍。鼻科手术中文版
试剂A:电活性物质,1.00×10-2mol/L K3Fe(CN)6水溶液,用于配置各种浓度的实验溶液。
试剂B:支持电解质,2.0mol/L KNO3水溶液,用于提升溶液的电导率。
5.1.4 溶液的配置
在5个50mL容量瓶中,依次加入KNO3溶液和K3Fe(CN)6溶液,使稀释至刻度后KNO3浓度均为0.2mol/L,而K3Fe(CN)6浓度依次为1红杏枝头春意浓txt.00×10-4 mol/L、2.00×10-4 mol/L、5.00酒石酸钾钠×10-4 mol/L、8.0×10-4 mol/L、1.00×10-3mol/L,用蒸馏水定容。
5.1.5 工作电极的预处理
北京市城市房地产转让管理办法用抛光粉(Al2O3, 200~300目)将电极表面磨光,然后在抛光机上抛成镜面。最后分别在1:1乙醇、1:1HNO3和蒸馏水中超声波清洗。
5.1.6 测量系统搭建
在电解池中放入电活性物质5.00×10-4mol/L铁及支持电解质0.20mol/L 硝酸钾溶液。插入工作电极、参比电极、辅助电极。将仪器的电极电缆连接到三支电极上,电缆标识如下:
辅助电极----红;
参比电极----黄;
工作电极----红;
为防止溶液中的氧气干扰,可通N2健儿贴O2
5.1.7 运行线性扫描循环伏安法
溶液:5.00×10-4mol/L铁、0.20mol/L 硝酸钾。
运行RST电化学工作站软件,选择“线性扫描循环伏安法”。
参数设定如下:
静置时间(S): 10
起始电位(V): -0.2
终止电位(V):  0.6
扫描速率(V/S):0.05
采样间隔(V)  :0.001
启动运行,记录循环伏安曲线,观察峰电位和峰电流,判断电极活性。如果峰峰电位差过大,则需重新处理工作电极。
量程依电极面积及扫速不同而异。以扫描曲线不溢出、能占到坐标系Y方向的1/3以上为宜。选择合适的量程,有助于减小量化噪声,提高信噪比。
5.1.8 不同扫描速率的实验
溶液:5.00×10-4mol/L铁、0.20mol/L 硝酸钾。
参数设定如下:
静置时间(S): 10
起始电位(V): -0.2
终止电位(V):  0.6
采样间隔(V)  :0.001
分别设定下列扫描速率进行实验:
(1)扫描速率(V/S):0.05
(2)扫描速率(V/S):0.1
(3)扫描速率(V/S):0.2
(4)扫描速率(V/S):0.3
(5)扫描速率(V/S):0.5
实验运行:分别将以上5次实验得到的曲线以不同的文件名存入磁盘。利用曲线叠加功能,可将以上5条曲线叠加在同一个坐标系画面中。
5.1.9 不同铁浓度的实验
参数设定如下:
静置时间(S): 10
起始电位(V): -0.2
终止电位(V):  0.6
扫描速率(V/S):0.05
采样间隔(V)  :0.001
在电解池中分别放入下列浓度的铁溶液进行实验:
(1)1.00×10-4 mol/L
(2)2.00×10-4 mol/L
(3)5.00×10-4 mol/L
(4)8.00×10-4 mol/L
(5)1.00×10-3 mol/L
其中支持电解质为0.20mol/L硝酸钾。
实验运行:分别进行5次实验,得到5条循环伏安曲线,并分别存盘。
数据测量:点击菜单<图形测量> - <测量图形数据>,或工具钮,选择半峰法,可测出曲线的峰电流、峰电位,并可随文件一起保存。
图形叠加:用图形叠加功能可将多条曲线放在同一画面中进行比较观察。
数值分析:用软件自带的定量分析功能--标准曲线法,可出峰电流和浓度的线性方程和相关系数。具体操作见软件菜单功能。
5.1.10 实验结果讨论
(A)对K3(内含0.20mol/L KNO3)溶液的循环伏安曲线进行数据处理,选取曲线第三和第四段曲线,即第二个循环圈,根据循环伏安曲线特点,用半峰法进行峰测量,测量结果如下图:
由测量结果可知:
氧化峰电位为Ep2=176mV,峰电流为ip2=2.83 10-5A;
还原峰电位是Ep1=240mV,峰电流是ip1=2.86 10-5A。
氧化峰与还原峰之间的电位差为64mV,峰电流的比值为:ip1/ip2 ≈ 1。由此可知,铁体系(Fe(CN)63-/4-)在中性水溶液中的电化学反应是一个可逆过程。由于该体系稳定,电化学工作者常用此体系作为电极探针,用于鉴别电极的优劣。
(B)将不同扫描速率0.05、0.1、0.2、0.3、0.5V/s的循环伏安曲线进行叠加,如下图。由图可知,随着扫描速度的增加,峰电流也增加。分别测量他们的峰数据可以得到峰电流与扫描速度的关系。
根据电化学理论,对于扩散控制的电极过程,峰电流ip与扫描速度的二分之一次方呈正比关系,即ip 1/2为一直线。对于表面吸附控制的电极反应过程,峰电流ip与扫描速度呈正比关系,即ip 为一直线。此关系也可利用标准加入法的线性拟合功能,以峰电流为横坐标,扫描速度的二分之一次方或扫描速度为纵坐标,考察线性关系。
(C)将不同浓度的铁(Fe(CN)63-)溶液的循环伏安曲线,同样进行叠加可以发现,峰电流随着浓度的增加而增加。分别测量它们的峰数据并进行数据处理,由线性方程及相关系数可知,在实验的浓度范围内,峰电流与铁(Fe(CN)63-)溶液浓度呈线性关系。因此,可以以此进行定量分析。

本文发布于:2024-09-24 04:17:48,感谢您对本站的认可!

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