《利用环电位仪侦测氧化还原电位与电流》由会员分享，可在线阅读，更多相关《利用环电位仪侦测氧化还原电位与电流（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、利用環電位儀 偵測氧化還原電位及電流 目的 使用循環電位技術偵測Fe(CN)63- /Fe(CN)64-可逆反應之E0及n值 探討掃描速率及濃度對波峰電流的影響 原理 伏安法(Voltammetry) 藉由控制電位，並偵測電 化學反應的電流的技術 。 實驗使用三極法: Eapply=Ew+Er 可變電位，來觀察在該電位下 ，物質的氧化還原反應。 主要以三極法為架構。三極法 主要是可以提供一個穩定的參 考電位，而可忽略IR drop。 Three-electrode system: (1) working electrode; (2) auxiliary electrode; (3) refer
2、ence electrode 伏特安培法為施加電位於一個電化學容槽中， 並且偵測其產生的電流之電化學技術。 由於伏安法經過不斷地改良發展， 增強其靈敏度及選擇性， 已經使其在分析稀釋溶液的定性及定量 (物種包含了有機、無機及生化成份)， 量測金屬離子錯化合物之熱力學因子和氧化還原系統， 研究化學反應的動力學適用於微量分析上(有較好的偵測極限 ) 應用範圍 儀器原理-循環伏安儀基本電路圖 Linear-scan voltage generator Signal source + - - + - + + - - + Recorder Potentiostatic Control circuit C
3、urrent-to-coltage converter R C W R W C Referecne electrode Working electrode Counter electrode 激發訊號種類 Name Linear scanDifferential pulse Square wave Triangula r Wavefor m Type of voltammetr y Polarography Differenti- alpulse voltammetry Square- wave voltammetr y Cyclic voltammet ry TimeTimeTimeTime
4、 E EEE 工作電極 玻璃碳電極 輔助電極 Pt線 伏安法之電化學容槽 工作電極：研究物質反應 參考電極：提供穩定電位 輔助電極：作為工作電極對極 使反應進行 參考電極 Ag/AgCl 工作電極 待測分析物的電化學反應發生於此，具備電子轉移速 率快、工作電位範圍廣及化性物性安定等條件。 此電極浸入沒有攪拌的溶液中。 常用工作電極貴金屬電極(Au,Pt) 滴汞電極 玻璃碳電極 參考電極 在反應中提供固定電位。 常見的有甘汞電極(SCE)、 Ag/AgCl Ag/AgCl reference electrode 輔助電極 負責導通工作電極與輔助電極間的電流。 當工作電極發生還原反應，輔助電極就必
5、須發生氧 化反應，反之亦然。 任何物性化性安定之良導體皆可做輔助電極，此外 ，面積要夠大才可以避免極化，最常見為白金線。 最典型的CV圖 到達一定電位，使電 極足以氧化Fe(CN)64- 氧化能力越來越強 ，電流逐漸增大 極化現象 到達一定電位， 使電極足以還原 Fe(CN)63- 極化現象 物質傳送又分為以下三種: a.擴散(Diffusion): 物質因為濃度梯度而移動的行為稱為擴散. b.對流(Convection): 物質藉由外力(機械攪拌、熱對流,等等)而移動的 行為.將cell靜置,維持常溫,去除對流因素. c.遷移(Migration): 物質因為正負兩極電場吸引而移動之行為稱為
6、遷 移. 簡單的電化學反應，傳送途徑包 括物質傳送及電子轉移 FeFe3+ 3+ FeFe3+ 3+ 循環伏安儀 NC NCCN CN CN CN e- FeFe2+ 2+ FeFe3+ 3+ NC NCCN CN CN CN e- FeFe2+ 2+ Potential vs. Ag/AgCl Current(A) NC NCCN CN CN CN FeFe2+ 2+ NC NCCN CN CN CN FeFe2+ 2+ NC NCCN CN CN CN FeFe2+ 2+ FeFe3+ 3+ FeFe3+ 3+ e- e- e- e- e- e- FeFe2+ 2+ FeFe2+ 2+ F
7、eFe2+ 2+ e- e- AB C D E F G H I J K實驗動畫 儀器原理 Electron transfer 反應物種在工作電極表面上，從電極得到電子或是物種 本身將電子轉移給電極，才可進行氧化或還原反應 n 為電子轉移數 Epa為氧化峰電位 Epc為還原峰電位 若電極表面上電子轉移 (不可逆性)較慢，則會導致波峰 間的分離 氧化鋁粉進行研磨拋光，可讓Ep減少 CV圖 Fe(CN)63 Fe(CN)64 Epc 陰極波峰電位 (cathodic peak potential) Epa 陽極波峰電位 (anodic peak potential) ipa 陽極波峰電流 (anod
8、ic peak current) ipc 陽極波峰電流 (cathodic peak potential) 1.Ep=Epa-Epc=0.059/n (mV) 如接近則無過電壓 2.ipa / ipc可判定是 否可逆反應 3.E0=(Epa+Epc)/2 Typical cyclic voltammogram Epc Epa 開始氧化 開始還原 Epc Epa ip：波峰電流 (A) n：半反應之電子轉移數 A：電極面積 (cm2) D：擴散係數 (cm2/s) C：濃度 (mol/cm3) ：掃描速率 (V/s) Randles Sevcik 方程式 ip = ( 2.69 105) n3/2AD1/2C1/2 知识回顾知识回顾 Knowledge Knowledge ReviewReview
