循环伏安法在电化学研究中的作用

毕业设计（论文）

课题 学院 电化学分析——循环伏安法 测电极性质

河南工业职业技术学院

专业 应用化工技术 班级 化工1202 姓名 *** 学号 ********* 指导老师 *** 日期 ****.**.**

目录

? 引言

? 电化学分析法概要 ? 原电池与电解池 ? 能斯特方程 ? 电极的类型

? 标准电极电位与条件电极电位 ? 循环伏安法简介

? 实验——循环伏安法测铁氰化钾 的电极过程

? 循环伏安法在其他方面的应用 ? 参考文献

? 附录——CHI600E电化学分析站的用户手册

引言

循环伏安法(CyclicVoltammetry)是一种常用的电化学分析方法。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。通常利用CHI工作站进行循环伏安法测定电极反应参数。

关键词：电化学、循环伏安法、CHI工作站、电极

电分析化学法概要

一、什么是电化学分析?

定义: 应用电化学的基本原理和实验技术，利用物质的电学或电化学性质来进行分析的方法称之为电化学分析法。

循环伏安法

循环伏安素有“电化学谱”之称，其主要特色是可以通过改变电极电位的扫描速度来考察所研究体系的电化学性质，例如，测定体系的异相电子转移速率常数，考察体系的多步放电过程，监测反应中间质点，研究电子转移的伴随化学反应等，因而其扫速上限决定着它的应用能力。

循环伏安法的基本原理，一个由氧化还原电极对组成的体系，若对它施加一个随时间作线性函数变化的电势，当高于该体系的平衡电势时，就产生氧化电流响应；当低于平衡电势时就产生还原电流响应。由于反应物质扩散缓慢，供不上反应的需要，或产物积叠，于是分别形成氧化和还原的电流峰及其对应的峰电势。 循环伏安法曲线的形成：

当外加电势向正的方向变化时，随电势的变化氧化电流逐渐增加，反应产物通过扩散离开电极表面向溶液深处运动，或与电极表面某些离子反应形成不溶物，附着在电极表面上。但由于传质过程较缓慢，在循环伏安法中，认为扩散是惟一的传质过程，不受外加电势的影响。在电势变正、氧化电流增加、反应产物增加时，反应产物会逐渐累积在电极表面附近阻碍氧化反应的进行，外加电势再继续变正氧化电流反而减小，形成一个电流峰值。若外加电势继续正移，达到某一电势时，这时原来的反应产物可能以一个新的高价态形式继续氧化或

循环伏安法测定铁氰化钾的电化学行为

一、实验目的

1、学习循环伏安法测定电极反应参数的基本原理及方法。 2、熟悉CHI660电化学工作站的使用。 3、学会使用伏安极谱仪。 4、学会测量峰电流和峰电位。

二、实验原理

循环伏安法(cyclic voltammetry，CV）是在固定面积的工作电极和参比电极之间加上对称的三角波扫描电压，记录工作电极上得到的电流与施加电位的关系曲线，即循环伏安图。从伏安图的波形、氧化还原峰电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。可用来检测物质的氧化还原电位, 考察电化学反应的可逆性和反应机理, 判断产物的稳定性,研究活性物质的吸附和脱附现象; 也可用于反应速率的半定量分析等。

循环伏安在工作电极上施加一个线性变化的循环电压，记录工作电极上得到的电流与施加电压的关系曲线，对溶液中的电活性物质进行分析。由于施加的电压为三角波，这种方法也称为三角波线性扫描极谱法。

U

-

- + +

-

三角波

+ +

+ +

t

Ag/Agcl

铂盘

电极

图1 电路的接法

一次扫描过程中完成一个氧化和还原过程的循环，称为循环伏安法。 与汞电极相比，物质在固体电极上伏安行为的重现性差，其原因与固体电极的表面状态直接有关，因而了

曲一线科学备考 电化学

1. (2012天津, 7)X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期, 且原子序数依次增大。X、Z同主族, 可形成离子化合物ZX; Y、M同主族, 可形成MY2、MY3两种分子。请回答下列问题: (1, 易)Y在元素周期表中的位置为 。

(2, 易)上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是 (写化学式), 非金属气态氢化物还原性最强的是 (写化学式)。

(3, 易)Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有(写出其中两种物质的化学式)。

(4, 中)X2M的燃烧热ΔH=-a kJ·mol-1, 写出X2M燃烧反应的热化学方程式: 。

(5, 难)ZX的电子式为 ; ZX与水反应放出气体的化学方程式为 。

(6)熔融状态下, Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装置示意图如右图), 反应原理为:

2Z+FeG2 Fe+2ZG

放电时, 电池的正极反应式为 ; 充电时, (写物质名称)电极接电源的负极; 该电池的电解质为

电化学,材料学,腐蚀,电池,海洋

第27卷第2期2007年3月

腐蚀科学与防护技术

Vo.l19No.2Mar.2007

电化学噪声在腐蚀领域中的研究进展

胡会利,李宁,程瑾宁

1,2

1,2

2

1 哈尔滨工业大学应用化学系,哈尔滨150001;2 哈尔滨工业大学(威海)海洋学院,威海264209

摘要:综述了电化学噪声的起源和分类、测量方法、时域和频域分析以及小波分析;重点讨论了电化学噪声在金属腐蚀类型的判断、局部腐蚀特征、应力腐蚀、涂层性能评价、缓蚀剂的筛选和生物腐蚀等腐蚀领域中的应用研究进展,并提出了今后的研究方向.

关键词:电化学噪声;腐蚀;电化学测量;电化学噪声分析

中图分类号:TQ223.12 文献标识码:A 文章编号:1002 6495(2007)02 0114 05

AREVIEWONPROGRESSOFAPPLICATIONOF

ELECTROCHEMICALNOISEINCORROSIONSTUDY

HUHui li,LINing,CHENGJin ning

1,2

1,2

2

1 DepartmentofChemistryofHarbinInstituteofTechnology,Harbin150001;2 Departme

电化学与电位分析法

一、简答题

⒈ 化学电池由哪几部分组成？如何表达电池的图示式？电池的图示式有那些规定？

⒉ 电池的阳极和阴极，正极和负极是怎样定义的？阳极就是正极，阴极就是负极的说法对吗？为什么？

⒊ 电池中\盐桥\的作用是什么？盐桥中的电解质溶液应有什么要求？ ⒋ 电极电位及电池电动势的表示式如何表示？应注意什么问题？何谓式量电位？如何表示？

⒌ 电极有几种类型？各种类型电极的电极电位如何表示？ ⒍ 何谓指示电极、工作电极、参比电极和辅助电极？

⒎ 何谓电极的极化？产生电极极化的原因有哪些？极化过电位如何表示？ ⒏ 写出下列电池的半电池反应和电池反应，计算电动势。这些电池是原电池还是电解池？极性为何？（设T为25℃,活度系数均为1）

⑴ Pt│Cr3+（1.0×10－4mol·L－1），Cr2+（0.10mol·L－1）‖Pb2+(8.0× 10－2mol·L－1)│Pb 已知： ⑵

已知： EVO2?/VO2??1.00V,EFe3?/Fe3??0.77V

⑶ Pt,H2(20265Pa)│HCl(0.100mol·L－1)‖HClO4(0.100mol·L－1)│Cl2(50663Pa),Pt 已知： EH?/H2?0.0V,E

电化学与电位分析法

一、简答题

⒈ 化学电池由哪几部分组成？如何表达电池的图示式？电池的图示式有那些规定？

⒉ 电池的阳极和阴极，正极和负极是怎样定义的？阳极就是正极，阴极就是负极的说法对吗？为什么？

⒊ 电池中\盐桥\的作用是什么？盐桥中的电解质溶液应有什么要求？ ⒋ 电极电位及电池电动势的表示式如何表示？应注意什么问题？何谓式量电位？如何表示？

⒌ 电极有几种类型？各种类型电极的电极电位如何表示？ ⒍ 何谓指示电极、工作电极、参比电极和辅助电极？

⒎ 何谓电极的极化？产生电极极化的原因有哪些？极化过电位如何表示？ ⒏ 写出下列电池的半电池反应和电池反应，计算电动势。这些电池是原电池还是电解池？极性为何？（设T为25℃,活度系数均为1）

⑴ Pt│Cr3+（1.0×10－4mol·L－1），Cr2+（0.10mol·L－1）‖Pb2+(8.0× 10－2mol·L－1)│Pb 已知： ⑵

已知： EVO2?/VO2??1.00V,EFe3?/Fe3??0.77V

⑶ Pt,H2(20265Pa)│HCl(0.100mol·L－1)‖HClO4(0.100mol·L－1)│Cl2(50663Pa),Pt 已知： EH?/H2?0.0V,E

摘要：采用间歇试验的方法对电化学氧化处理模拟高浓度氨氮废水的影响因素进行研究。分别考察了电流密度、极板间距、氯离子浓度、反应初始pH值对氨氮和总氮去除率的影响。试验结果表明,电化学氧化法去除氨氮和总氮的最佳电流密度为80mA／cm2.板板间距为30mm,氟离子质量浓度为7000mg／L,pH值为9～11。在上述条件下,反应7 h,总氮的质量浓度从3000 nqIs／L降到379.4ms／L.去除率达到87.35%。。

ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ

ＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ

工业用水与废水

Ｖ０１．３９Ｎｏ．３

Ｊｕｎ．．２００８

电化学氧化法处理高浓度氨氮废水的研究

王程远，胡翔，李毅，王国才

（北京化ｍ大学环境科学与工程系，北京

１０００２９）

摘要：采用间歇试验的方法对电化学氧化处理模拟高浓度氨氮废水的影响因素进行研究。分别考察了电流密度、极板间距、氯离子浓度、反应初始ｐＨ值对氨氮和总氮去除率的影响。试验结果表明，电化学氧化法去除氨氮和总氮的最佳电流密度为８０ｍＡ／ｃｍ２．板板间距为３０ｍｍ，氟离子质量浓度为７０００ｍｇ／Ｌ，ｐＨ值为９～１１。在

上述条件下，反应７ｈ，总氮的质量浓度从３０００ｎｑＩｓ／Ｌ降到３７９．４ｍｓ／Ｌ．去除率达到８７．３５％。电化学氧

浙江大学理学院化学系

博士学位论文

铝在碱性介质中的腐蚀与电化学行为

姓名：王俊波

申请学位级别：博士

专业：物理化学

指导教师：王建明;曹楚南

20081101

浙江大学博士学位论文

铝在碱性介质中的腐蚀与电化学行为

摘要

铝因为具有比容量大、电极电位负、环境友好和储量丰富等优异特性，被视为极具潜力的化学电源阳极材料。在几个被开发的铝基电池体系中，碱性铝基电池显示了良好的放电性能，特别是其高速率放电性能。然而，在碱性溶液中铝阳极自放电严重，并伴随大量氢气的产生。铝阳极严重的自腐蚀不仅导致其放电容量的大幅下降，而且由于氢气的产生会导致其使用过程中的安全问题。这是碱性铝基电池商业化应用必须解决的问题。本文系统研究了铝电极在新型电解质一氢氧化钾甲醇溶液中的腐蚀和电化学行为，进而探究了一些典型添加剂的影响规律。此外，还对铝阳极在氢氧化钾．离子液体．水电解液体系中的电化学行为进行了探索。

在本文第一和第二章中，综述了各种铝基电池的发展概况，并介绍了纯铝和铝合金阳极的腐蚀电化学研究进展，主要包括腐蚀反应机理和缓蚀剂的发展概况等。然后，简要地介绍了论文的总体研究思路和相关实验方法。

在第三章中，研究了铝电极在碱性甲醇溶液中的腐蚀和电化学行为。集气实验表明，与相应的水溶液体系相比，

1、恒电位法 2、稳态极化曲线 3、线性电位扫描 4、交流阻抗法 5、电化学工作站 6、支持电解质 7、暂态电极过程 8、电位阶跃法 9、双脉冲电流法 10、控制电流法 11、辅助电极 12、电化学稳态 13、液接界电位（势） 14、三电极体系 15、参比电极 16、溶液的欧姆压降

1、恒电位法

利用恒电位仪，控制研究电极相对参比电极的电位按照人们预想的规律变化，不受电极系统的影响，同时测量相应电流变化的方法。 2、稳态极化曲线

当电极过程的各个基本过程，如双电层充电、电荷转移、扩散传质等都达到稳态时，所测得的极化曲线。 3、线性电位扫描

控制电极电位以恒定的速度变化，同时测定通过电极的电流。 4、交流阻抗法

以小幅度正弦波为扰动信号，使电极系统产生近似线性关系的响应，测量电极系统在很宽频率范围的阻抗谱，以此来研究电极系统的方法。又称电化学阻抗谱。 5、电化学工作站

由计算机控制的电化学测试仪通常称为电化学工作站。使试验智能化，可存储大量数据，自动化的方式操作数据，将数据以更加方便的方式展示。 6、支持电解质

也称惰性电解质，在被测电解液中加入的高浓度电解质。目的是消除电迁移，减小分散层的影响，增强导电性， 7、暂态电极过程

组成电极过程的各