阶梯扫描伏安法

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1、阶梯扫描伏安法staircasevoltammetry化工学院2010-12-16内容1概述2断续极谱法3阶梯伏安法4应用示例21方法概述阶梯扫描伏安法的电势波形如图1所示用取样电流i对阶梯电势E作图，即阶梯伏安曲线32断续极谱法(tastpolarography)滴汞电极上的阶梯伏安法在每个汞滴的寿命期间，电极电势恒定，极限扩散条件下的法拉第电流符合修正的Cottrell方程id=(7/3)1/2(nFADo1/2Co*/π1/2t1/2)（2-1）id为极限扩散电流；A汞滴的表面积；Do反应物的

2、扩散系数；Co*为反应物的初始浓度；t为时间。4由于汞滴表面积A不断增大，A=0.00852m2/3t2/3代入得id=708nDo1/2Co*m2/3t1/6（2-2）即id在汞滴低落前达到最大值由于汞滴不断增大，为使电极电势恒定，必须对双电层充电，有ic=0.00567Ci(Ez-E)m2/3t-1/3(2-3)由上式可知双电层充电电流ic按t-1/3规律衰减即ic在汞滴低落前达到最小值5方法特点由于电流只在汞滴下落之前τ时刻取样，此时id在汞滴低落前达到最大值，ic在汞滴低落前达到最小值。因此

3、降低了双电层充电电流的影响汞滴下落搅拌了溶液，消除了溶液粒子浓度极化电极表面更新，没有前一个电势阶跃导致的浓度极化对后一个的影响此法极谱曲线是具有极限扩散电流平台的S形曲线63阶梯伏安法3.1基本概念τ和ΔE可以在宽范围任意选择ΔE电流的取样密度，可看作是伏安曲线的分辨率ΔE/τ扫描速率v，采集数据的速度73.2峰形伏安曲线由于固体电极不是周期更新的，每个电势阶跃的响应电流要受前面实验的影响，浓度极化状态向溶液内部延伸，极限扩散电流逐渐减小。即非S形曲线。83.3方法特点当τ>5τc（电解池时间常数

4、）时，ic=0，响应电流为纯法拉第电流研究快速过程，如铂电极上氢的吸脱附过程时，采用阶梯伏安法就会带来较大误差94应用举例4.1碳纤维组合超微园盘电极的阶梯伏安特性赵凯元等用12根碳纤维均匀胶结在有机玻璃毛细管外围，形成组合超微园盘电极。特点：超微电极的电流密度大，溶液电阻小，可在无支持电解质下进行测定，试样不必预处理。从而可用于环境水的现场测定。a结构部件；b组装图1碳纤维2pvc膜3铝膜4盐桥孔5导电胶;6环氧树脂7盐桥8导线9Ag/AgCl电极10铂电极11通气孔12玻璃管10阶梯伏安特性在k

5、3Fe(CN)6/k4Fe(CN)6溶液体系中，测定不同扫描速率不同浓度的阶梯扫描伏安曲线，如图所示。在相同浓度下，所得最大电流与扫描速率的平方根呈良好的线性关系。在相同扫描速率下，最大电流与浓度之间具有良好的线形关系。11Cd2+在电极上的响应特性在含有0.2mol/L的KCl支持电解质的Cd2+溶液中，以0.8v/s速率扫描，所得不同浓度下曲线如图所示，作者应用这种复合超微电极，测定了工业污水中的镉含量，效果良好峰电流与Cd2+的浓度呈良好的线性关系。124.2DeterminationofFo

6、rmaldehyde（HCHO）byStaircaseVoltammetryBasedonItsElectrocatalyticOxidationataNickelElectrode依据甲醛在镍电极上的催化氧化检测甲醛13NaOH溶液中不同甲醛浓度时镍电极阶梯伏安曲线14在碱性溶液中，最大响应电流与甲醛浓度之间具有良好的线形关系。15结语总之，阶梯伏安法随着计算机科技的发展，以其独特的优越性（如低检测限，高灵敏度），已被广泛应用在电化学分析测试中。16请老师和同学们批评指正谢谢！17