电化学循环伏安及电位阶跃技术研究金属电沉积.pptVIP

综合化学实验一B电化学循环伏安和电位阶跃技术研究金属电沉积 ;一、实验目的;电化学一般概念;二．实验原理;二．实验原理;◆ 循环伏安技术（Cyclic voltammetry CV） ; ◆电化学反应中物种反应的量可以依据 Faraday 定律: Faraday 常数（96485 C.mol-1）。 ;Ag在Pt电极上电结晶过程CV图 0.01 mol/L AgNO3+ 0.1 mol/L KNO3;一个可逆过程的CV图 溶液中只存在氧化物种;◆电位阶跃技术-计时电流法(Chronoamperometry, CA）; ◆对于简单的电极反应，其时间电流曲线与反应的可逆性和阶跃的电位值有关。;◆时间电流曲线一般难以获得光滑的曲线，且后期电流信号的信噪比较低。采用时间库仑曲线可以克服这些问题。将采到的电流信号对时间积分，可以获得时间库仑曲线。对扩散过程，可以对Cottrell方程积分，获得反应物从溶液中以扩散方式补充的电量。 ;在电位阶跃过程中，尤其在电流采样的初期，电流信号中包含了较多的非Faraday双层充电电流。为了避免其对结果的影响，因此，在数据处理时应遵循后期取样原则。;◆恒电位仪的工作电极一般虚地。所控制的电极电位通过一个电位跟随器施加在参比电极上，而反应的电流将通过辅助电极（或称对电极CE）形成回路而被检测。通过对E端施加一三角波或方波电位波形，可以开展电化学循环伏安或阶跃电位研究。为了保证仪器的正常工作，RE和CE两电极皆不能断开，否则将造成电子线路的开环增益，使仪器超载，甚至破坏工作电极。 ;◆本实验中将用到CHI631B电化学工作站，波形的输出和实验信号的记录完全由仪器所配的CHI631B软件控制，所有与仪器相关的实验条件都记录在数据文件中。 ;PINE恒电位仪;◆所有实验中必须注意量程档和扫描范围的正确选择。 ◆参与电化学反应的是电极最表面一层原子，所以电极表面的洁净将直接影响实验结果。实验中取放电极时应时刻注意避免任何污染。清洗完电极后不要用滤纸擦拭。 ◆在电脑D:\2010级\ 目录中建立以自己名字命名的子目录，实验中所有的数据都保存在该目录中。; ◆（一）循环伏安实验：（PINE）(参比电极Hg2SO4/Hg) 1．Pt电极机械抛光处理，超声清洗，然后用蒸馏水淋洗。 2．在0.5 mol/L H2SO4溶液中在-0.72 ~ 0.95 V 循环伏安扫描，扫描速度 500mV/s。 扫描至CV曲线完全重合为止，约需5-10分钟。 3．相同溶液，选取500，400，300，200，100，50，20mV/s扫描速度，起始电位-0.2 V，在-0.68~0.82 V之间循环伏安扫描。; ◆（二）电位阶跃的暂态实验（CHI631B）（参比电极Ag丝） 1、检测Pt电极在0.01 mol/L AgNO3＋0.1 mol/L KNO3中的CV图;起始电位置于0.3V，电位按顺序分别阶跃到 -0.02，-0.04，-0.06，-0.08， -0.09，-0.10，-0.11，-0.12，-0.13, -0.15, -0.2和-0.25V（注意根据个人所获得的CV曲线的特征来选取）等12个电位，分别再阶跃回0.3V阳极溶出，共12次实验。实验条件设置： Initial E: 0.3 V， High E 0.3 V， Low E 取以上数值。Number of Steps: 2， Pulse width: 5 s， Sample interval: 0.0002 s， Quiet time: 30 s， Sensitivity: 5e-4。 3．实验结束，将Pt电极同样进行抛光处理;origin ：将实验一(3)得到的数据转入origin画图，读取氢脱附峰的电流值，以I对扫描速度作图①, 判断氢的吸脱附的反应类型。 CHI631B：对实验一(4)得到的Pt电极在硫酸中的CV曲线中氢吸脱附区的平均电量估算Pt电极的真实表面积，并画出CV图②。 CHI631B：读取实验二（1）（100 mV/s）中Ag阳极溶出峰的电量，估算Ag的沉积的层数。并画出对应Ag的CV图③。 CHI631B：读取实验二（2）中的每个阶跃电位下得到的稳态的电流值（I）（4.9 s），以读取的I的数值对E作图④，读取半波电位。该曲线有何特点。 取实验二（2）中 -0.15 V 时的I～t曲线, 再用CHI631B软件中的积分功能得到电量（dataproc-integration）, 在Origin中作Q ~t1/2 图⑤ ，通过斜率估算D值，注意D的单位。;;?I对?，根据其线性关系判断反应类型;判断反应类型;2. 读取Pt电极在硫酸中的CV曲线中氢吸脱附区的平均电量. 估算Pt电极的真实表面积，并画出