CV循環伏安法淺析

CV循環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態，這時我們把電流隨電壓的響應稱為穩態極化曲線，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，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、循環伏安圖如何解析？

如果把伏安曲線的輸入信號改為循環三角波，那么其響應就稱為循環伏安曲線（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，也因此掃描電勢范圍須使電極上能交替發生不同的還原和氧化反應，故該法稱為循環伏安法（cyclic voltammetry）。采用循環伏安方法，一方面能較快地觀測較寬電勢范圍內發生的電極過程，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。這一方法已成為涉及電化學反應廣泛采用的常規實驗室手段。

3. 循環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陽極電流的峰值。

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