CV循環(huán)伏安法淺析

CV循環(huán)伏安法是一種基礎也是實用的電化學測試方法，可用于電極反應的性質、機理和電極過程動力學參數(shù)的研究。對于一個新的電化學體系，*選擇的研究方法往往是循環(huán)伏安法。由于受影響因素較多，該法一般用于定性分析，很少用于定量分析。以下就CV循環(huán)伏安法常見的幾個問題進行淺析。

1、極化曲線和伏安曲線的區(qū)別？

線性伏安技術即設定電位隨時間線性變化，從而測量電流隨電壓變化的過程。一般把線性伏安技術分為兩類：當掃速足夠慢時，電極表面基本處于穩(wěn)態(tài)，這時我們把電流隨電壓的響應稱為穩(wěn)態(tài)極化曲線，簡稱極化曲線，此時的電流為法拉第電流；當掃速較快時，電極表面處于暫態(tài)，我們將其稱為伏安曲線，此時的電流包括法拉第和非法拉第電流。這兩者的響應是不同的（如下圖所示），在電化學測試過程中有著不同的應用。

2、循環(huán)伏安圖如何解析？

如果把伏安曲線的輸入信號改為循環(huán)三角波，那么其響應就稱為循環(huán)伏安曲線（如下圖所示）。

CV得到的電流電壓曲線包括兩個分支，如果前半部分電位向陰極方向掃描時，電活性物質在電極上還原，產生還原峰；那么后半部分電位向陽極掃描時，還原產物又會重新在電極上氧化，產生氧化峰。因此在一次三角波掃描后，電極完成一個還原和氧化過程的循環(huán)，也因此掃描電勢范圍須使電極上能交替發(fā)生不同的還原和氧化反應，故該法稱為循環(huán)伏安法（cyclic voltammetry）。采用循環(huán)伏安方法，一方面能較快地觀測較寬電勢范圍內發(fā)生的電極過程，為電極過程提供豐富的信息；另一方面又能通過對掃描曲線形狀的分析，估算電極反應參數(shù)。這一方法已成為涉及電化學反應廣泛采用的常規(guī)實驗室手段。

3. 循環(huán)伏安圖為什么會有峰？

（1）雙電層不影響出峰：一般情況下循環(huán)伏安測得的電流響應應為法拉第電流和非法拉第電流之和。由于電位持續(xù)改變，因此總有電流對雙電層充電，非法拉第電流總是存在。在沒有電化學反應的電位區(qū)間，測得的電流即為用于電極雙電層充電的非法拉第電流；當電位變化，電極開始發(fā)生電化學反應時，由于加入了法拉第電流，通過電極的電流明顯增大。

（2）若電極反應為O+ze=R

假定初始溶液中只含有O而不含有R，且掃描的起始電勢比O/R體系的標準平衡電勢更正，則開始掃描一段時間內電極上只有不大的充電電流通過。當電極電勢接近φ_平時，O開始在電極上還原，并隨著電勢變負出現(xiàn)越來越大的陰極電流；而當陰極電勢顯著超越φ_平后，又因表面層中反應物質的消耗使電流下降；因而得到具有峰值的曲線。當掃描電勢達到三角波的頂點后，又改為反向掃描。隨著電極電勢的逐漸變正，首先是O的還原電流進一步下降，然后電極附近生成的R又重新在電極上氧化，引起越來越大的陽極電流，隨后又由于R的消耗而引起陽極電流的衰減和出現(xiàn)陽極電流的峰值。

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