實驗目的

循環(huán)伏安法 (Cyclic Voltammetry, CV)是電化學分析法中最廣泛使用的分析技術。

在溶液體系內對電極系統(tǒng)施加一個連續(xù)的電位函數，所產生的氧化反應的電子移動會產生對應電流，由Randles–Sevcik equation公式得知改變電極面積，可以簡單的改變電流訊號的大小，電極面積與電流大小會呈線性倍數分析，透過實驗數據整理，熟悉循環(huán)伏安法與電化學電極間的分析。

本實驗同時會熟悉另一種電化學分析方法: 差分脈沖伏安法(Differential Pulse Voltammetry, DPV)，可以透過差分脈沖伏安法降低非分析物所產生電流影響，增加檢測靈敏度，同時透過實驗操作了解差分脈沖伏安法參數設定。

循環(huán)伏安法施以三角波電位加在工作電極上，如圖一方式，得到的電流電位曲線包括兩個部分，其中一個半波電位向陰極方向掃描，使活性物質在電極上還原得到電子，產生還原波形，另一半波電位向陽極方向掃描時，電極上還原產物又失去電子發(fā)生氧化，產生氧化波形。

一次三角波掃描，即完成一個還原和氧化過程的循環(huán)，故稱此法為循環(huán)伏安法。

2到3的過程濃度極化，電流開始下降。

4到5的過程為Fe2+開始被還原，負電流逐漸快速上升，當電流達到最大值稱之為氧化波峰電流，用ipc表示。

5到6的過程濃度極化，電流開始下降。對于循環(huán)伏安法可逆波形，經Randles–Sevcik equation理論推導，與被測物質濃度之間的關系為式如下：

式中ip為波峰電流、n為半反應電子轉移數、D為擴散系數(cm2/s)、v為電壓掃描速度（v/s）、A為電極的面積(cm2)、c被測物質的濃度(mol/cm3)。當電極面積在同一尺度下縮減，電流訊號也會隨著面積比率變小，但靈敏度并不受影響，讓溶液使用量雖然變少，仍不影響量測。

差分脈沖伏安法可以增加電化學檢測靈敏度的方法，使用步階上升的脈沖電位施加，可以改善循環(huán)伏安法在線性電位變化時產生的充電電流效應與擴散層過后所造成的非法拉電流的影響。

差分脈沖伏安法是采取量測不同電位所響應的電流差異做數據運算電流取點之間的差異做數據計算。

不同于循環(huán)伏安法使用線性的電位變化，脈沖伏安法使用連續(xù)的脈沖上升電位，波形呈現階梯狀并且伴隨著一固定振幅而逐漸改變電位，同時記錄產生之電流值如圖三，通常會取兩點脈沖電位上升時所量到的電流，并將電流相減，成為顯示的電流讀值。

經過固定脈沖時間當下所量出的電流，如圖四中紅線所示，經過固定的脈沖時間點所量測到的電流相減后，會呈現圖四中藍色線所示典型的差分脈沖伏安法圖譜。

1、儀器

（1）計算機*1臺

（2）電化學工作站VS1*1套

（3）三極式電化學電極G3*1片

（4）三極式電化學電極G3S*2片

2、試劑

5 mM?K?[Fe(CN)?]/?K?[Fe(CN)?]?wih 0.1 M KCl藥水*1瓶

二、實驗步驟

A.?循環(huán)伏安法與電極面積關系

（1）將VS1機臺與計算機聯接。

（2）打開VS1軟件，在設定中命名CV-G3，設定掃描參數。

（3）將轉接頭插入工作站，再將G3電化學金電極插入轉接頭。

（4）將5 mM K?[Fe(CN)?]/ K?[Fe(CN)?] wih 0.1 M KCl藥水滴240ul至G3電化學金電極白色定義區(qū)域(滴管黑線處為80ul)。

（5）按下綠色按鈕開始量測，量測結束后，可以打開Open folder查看實驗數據，A欄表示電位，B欄表示電流。

（6）以衛(wèi)生紙擦去電化學電極上溶液，再將電化學電極集中回收處理。

（7）回到軟件設定，設定中命名CV-G3S-S，設定掃描參數。

（8）將G3S電化學金電極插入轉接頭。

（9）將5 mM K?[Fe(CN)?]/ K?[Fe(CN)?] wih 0.1 M KCl藥水滴160ul至G3S電化學金電極白色定義區(qū)域(滴管黑線處為80ul)。

（10）按下綠色按鈕開始量測，量測結束后，可以打開Open folder查看實驗數據，A欄表示電位，B欄表示電流。

（11）以衛(wèi)生紙擦去電化學電極上溶液，再將電化學電極集中回收處理。

（12）將兩份EXCEL檔案開啟，將CV-G3S-S數據復制貼到CV-G3檔案的數據域中。

（13）三個參數皆取第三圈作圖(2513列到3743列)。

（14）找到兩個參數在2513列到3743列的氧化波峰電流，比較電極面積對波峰電流大小影響。

B.循環(huán)伏安法與脈沖伏安法比較

（1）打開VS1軟件，在設定中命名DPV-G3S，設定掃描參數。

（2）將轉接頭插入工作站，再將G3S電化學金電極插入轉接頭。

（3）將5 mM K?[Fe(CN)?]/ K?[Fe(CN)?] wih 0.1 M KCl藥水滴160ul至G3S電化學金電極白色定義區(qū)域(滴管黑線處為80ul)。

（4）按下綠色按鈕開始量測，量測結束后，可以打開Open folder查看實驗數據，A欄表示電位，B欄表示電流。

（5）以衛(wèi)生紙擦去電化學電極上溶液，再將電化學電極集中回收處理。

（6）將二份EXCEL檔案開啟，將DPV-G3S數據復制貼到CV-G3S-S檔案的數據域中。

（7）取CV-G3S-S第1列到620列，取DPV-G3S 1列到420列作圖。迭圖比較循環(huán)伏安法與差分脈沖伏安法訊號放大的差異。

※備注：

循環(huán)伏安法y軸單位為電流

差分脈沖伏安法y軸單位為相減電流

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