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实验 2 电化学循环伏安和电位阶跃技术研究金属电结晶

:
1. 掌握铂电极的清洁处理
2. 初步掌握电化学循环伏安技术
3. 初步掌握用电化学阶跃技术研究金属电结晶
:
与一般化学氧化还原过程不同,电化学过程可以利用对研究电极施加不同的电位(正
于或负于 Nernst 电位),来控制电极表面上的氧化或还原过程。
在电化学中常用到两种技术来研究一个电极过程:电化学循环伏安技术(CV)和电
化学阶跃电位(CA)技术。
1. 循环伏安技术(cyclic voltammetry, CV)
CV 技术是对所研究的电极相对于参比电极施加三角波电位波形,(如图 )记录体
系电流随电位的变化的曲线, 如图 所示。

E Ehigh Hw(des)
Hs(des) O
ads

υ

≈
H
Einit - s(ads)
I / mA
H2(evol)Hw(ads)
Efinal
- Odes
Elow
t -
-
E / V (vs. SCE)
图 电化学循环伏安技术中采用的电位波形
图 铂电极在 mol/L H2SO4中的CV图
CV 技术也是电化学中最基本的技术,通过对未知研究体系的 CV 研究,可以获研究
对象的反应电位或和平衡电位, 估算反应物种的量,以及判断反应的可逆性。
电化学反应中物种反应的量可以依
t Ag stripping peak
据Faraday定律估算,Q = idt = mnF , 6
∫0
其中m为反应的摩尔量, n为电极反应中 4
的得失电子数,F为Faraday常数(96485 -2
-1)。如图 的CV图中,阴影部 cm 2
分对应的是铂上满单层氢脱附的电量,
/mA
j 0
为 2。由于氢在铂上只能吸附
210 µC/cm OCP
一层,通过实验得到的吸附电量可以推-2
算实验中所用的电极的真实面积。若电 Ag deposition peak
-4
化学过程不只涉及一层物种的反应,如
Ag在Pt上的沉积,见图 ,通过积分沉 E/V vs SCE
积的Ag的溶出电量,以及Ag的晶格参数图 Ag 在 Pt 电极上电结晶过程 CV 图
可以估算电极上沉积的银的层数。 mol/L AgNO3+ mol/L KNO3
1
A C
通过改变CV实验中的扫描速度,根据实验中得到的Ip, ∆Ep, Ep/2,Ep, I P , I P 值,判断
电极过程的可逆性。25°C下,针对反应可逆性的不同,将具有以下特征(以一个还原反应
过程为例):
可逆过程:
A C
1. ∆EP = EP − EP = 59 / n mV
2.||E pP−=En/2 59/ mV
A C
3. I P / I P = 1
1/ 2
4. I p ∞υ
图