Pine 電化學(xué)工作站-AfterMath 軟件方法介紹-CV
Cyclic Voltammetry (CV)
循環(huán)伏安法（CV）
循環(huán)伏安法(CV)是當(dāng)今普遍使用的電化學(xué)方法之一,。循環(huán)伏安法有很多種,，包括旋轉(zhuǎn)圓盤伏安法(RDE)、旋轉(zhuǎn)圓環(huán)-圓盤伏安法(RRDE)和旋轉(zhuǎn)圓柱電化學(xué)法(RCE),。在 CV 測(cè)試中,，工作電極電位在最終值和初始值之間呈線性掃描，可以用上,、下兩值中任意值和/或頂點(diǎn)值,，電流是時(shí)間的函數(shù)。CV 實(shí)驗(yàn)最常見的輸出是電流與電位圖,，稱為伏安圖,。
在最基本的水平上，CV掃描電位對(duì)照參比電極向前或向后掃描,，通常是通過(guò)電活性物質(zhì)的E0,，這使得研究在電極表面產(chǎn)生的電化學(xué)物質(zhì)成為可能。CV 提供了電化學(xué)系統(tǒng)的定性和定量信息,，已成為一種快速可靠的工具,。CV 經(jīng)常用于研究電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)(包括催化反應(yīng))的動(dòng)力學(xué)，并已擴(kuò)展用于有機(jī)和無(wú)機(jī)合成,、傳感器系統(tǒng)和生物系統(tǒng)評(píng)估以及電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的基本物理力學(xué),，如可逆性,、形式電位和擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定。雖然CV由物理電化學(xué)家開發(fā)出來(lái)的,，但這項(xiàng)技術(shù)的普及吸引了來(lái)自無(wú)機(jī)化學(xué),、材料化學(xué)甚至生物化學(xué)領(lǐng)域的用戶
在簡(jiǎn)單的情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)掃描片段(SN) = 1時(shí),，電位從初始電位線性掃描到最終電位,，電流以的間隔取樣(參見圖1)。
當(dāng)段(SN) = 2時(shí),，電位從初始電位到頂點(diǎn)電位再到最終電位線性掃描,，電流的間隔取樣 (見圖2)
當(dāng)分段(SN)≥3時(shí)，電位從初始電位到最終電位呈線性掃描,，有兩個(gè)額外的轉(zhuǎn)折點(diǎn),，稱為上電位和下電位，間隔取樣電流(見圖3),。在這種情況下可以設(shè)計(jì)出高級(jí)的波形,。
Pine的電化學(xué)工作站上有數(shù)字波形發(fā)生器。這意味著線性掃描可以由一系列小的階梯級(jí)來(lái)近似,，階梯級(jí)的大小由電路板上的16位分辨率模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和電流/電壓范圍決定,，例如，在 電化學(xué)工作站Wave Driver 100上,，± 100nA 范圍內(nèi)的當(dāng)前步長(zhǎng)分辨率是：
適當(dāng)?shù)碾娏骱?/span>/或電位濾波器可以自動(dòng)用來(lái)“平滑"這個(gè)步驟序列的鋸齒狀邊緣,，增強(qiáng)了掃描的線性度，該參數(shù)可以由用戶在濾波器選項(xiàng)卡上控制,。
循環(huán)伏安法理論的簡(jiǎn)要概述
Randles and ?ev?ík對(duì)循環(huán)伏安法理論的發(fā)展做出了貢獻(xiàn),，然而CV現(xiàn)代處理和標(biāo)記的功勞要?dú)w功于 Nicholson and Shain。還有Bard 和Faulkner,， Kissinger 及Heinemann,，對(duì)循環(huán)伏安法進(jìn)行了精彩的總結(jié)和描述。
考慮下面的反應(yīng)
通常正式電勢(shì)E0 如果掃描從一個(gè)足夠正電位開始（>E0）,，并且掃向負(fù)極,，首先產(chǎn)生非法拉第電流流動(dòng)。隨著電極電位的接近E0,，開始降低到負(fù)電位位,，O物質(zhì)開始還原為R物質(zhì)，從而產(chǎn)生一個(gè)濃度梯度導(dǎo)致電極表面通量(傳質(zhì))增加,。電位通過(guò)E0時(shí),，電極表面的O濃度幾乎為零,，R傳質(zhì)達(dá)到最大值,。當(dāng)電位掃向頂點(diǎn)電位時(shí)，電流開始尾隨，在頂點(diǎn)電位上電位反向掃描,。
此時(shí)電極表面的R濃度很高,，一旦電位開始接近E0氧化就繼續(xù)進(jìn)行。上述過(guò)程的逆過(guò)程就會(huì)出現(xiàn),，并導(dǎo)致一個(gè)類似的形狀,，但是是倒置i-E 曲線。理想情況下,，對(duì)于單電子電化學(xué)可逆過(guò)程,，還原峰和氧化峰的峰-峰分離電位差為59mV。此外安培(A)中的峰高ip由 Randles-?ev?ík 方程描述：
其中N是電子數(shù),，F是法拉第常數(shù)(96485 C/mol) ,A是電極面積,，D是擴(kuò)散系數(shù)，C是濃度,，R是通用氣體常數(shù)(8.314 J/mol · K),T是絕對(duì)溫度(K) ,，v是掃描速率。在25 ° C 時(shí),，方程簡(jiǎn)化為
作為一般的近似值
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
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