循环伏安法

常用的电化学研究方法

循环伏安法(CyclicVoltammetry)是一种常用的电化学研究方法。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。根据曲线形状可以判断电极反应的可逆程度,中间体、相界 吸附 或新相形成的可能性,以及偶联化学反应的性质等。常用来测量电极反应参数,判断其控制步骤和 反应机理 ,并观察整个电势扫描范围内可发生哪些反应,及其性质如何。对于一个新的 电化学 体系,首选的研究方法往往就是循环伏安法,可称之为“电化学的谱图”。该法除了使用汞 电极 外,还可以用铂、金、玻璃碳、 碳纤维 微电极以及 化学 修饰电极等。循环伏安法可以改变 电势 以得到氧化还原电流方向。

应用

循环伏安法是一种很有用的电化学研究方法,可用于电极反应的性质、机理和电极过程 动力学 参数的研究。也可用于定量确定反应物浓度,电极表面 吸附 物的复盖度,电极活性面积以及电极反应速率常数、交换 电流密度 ,反应的传递系数等动力学参数。

(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 有机化合物 、 有机金属化合物 及生物物质的氧化还原机理研究很有用。

用途

1、判断电极表面 微观 反应过程

2、判断电极反应的可逆性

3、作为 无机化合物 制备反应“摸条件”的手段

4、为 有机合成 “摸条件”

5、前置化学反应(CE)的循环伏安特征

6、后置化学反应(EC)的循环伏安特征

7、 催化 反应的循环伏安特征

基本原理

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 电势 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钟数毫伏到1伏。工作 电极 可用悬汞电极,或铂、玻碳、 石墨 等固体电极。