CV循环伏安法浅析

CV循环伏安法是一种基础也是实用的电化学测试方法，可用于电极反应的性质、机理和电极过程动力学参数的研究。对于一个新的电化学体系，*选择的研究方法往往是循环伏安法。由于受影响因素较多，该法一般用于定性分析，很少用于定量分析。以下就CV循环伏安法常见的几个问题进行浅析。

1、极化曲线和伏安曲线的区别？

线性伏安技术即设定电位随时间线性变化，从而测量电流随电压变化的过程。一般把线性伏安技术分为两类：当扫速足够慢时，电极表面基本处于稳态，这时我们把电流随电压的响应称为稳态极化曲线，简称极化曲线，此时的电流为法拉第电流；当扫速较快时，电极表面处于暂态，我们将其称为伏安曲线，此时的电流包括法拉第和非法拉第电流。这两者的响应是不同的（如下图所示），在电化学测试过程中有着不同的应用。

2、循环伏安图如何解析？

如果把伏安曲线的输入信号改为循环三角波，那么其响应就称为循环伏安曲线（如下图所示）。

CV得到的电流电压曲线包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向扫描时，电活性物质在电极上还原，产生还原峰；那么后半部分电位向阳极扫描时，还原产物又会重新在电极上氧化，产生氧化峰。因此在一次三角波扫描后，电极完成一个还原和氧化过程的循环，也因此扫描电势范围须使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，故该法称为循环伏安法（cyclic voltammetry）。采用循环伏安方法，一方面能较快地观测较宽电势范围内发生的电极过程，为电极过程提供丰富的信息；另一方面又能通过对扫描曲线形状的分析，估算电极反应参数。这一方法已成为涉及电化学反应广泛采用的常规实验室手段。

3. 循环伏安图为什么会有峰？

（1）双电层不影响出峰：一般情况下循环伏安测得的电流响应应为法拉第电流和非法拉第电流之和。由于电位持续改变，因此总有电流对双电层充电，非法拉第电流总是存在。在没有电化学反应的电位区间，测得的电流即为用于电极双电层充电的非法拉第电流；当电位变化，电极开始发生电化学反应时，由于加入了法拉第电流，通过电极的电流明显增大。

（2）若电极反应为O+ze=R

假定初始溶液中只含有O而不含有R，且扫描的起始电势比O/R体系的标准平衡电势更正，则开始扫描一段时间内电极上只有不大的充电电流通过。当电极电势接近φ_平时，O开始在电极上还原，并随着电势变负出现越来越大的阴极电流；而当阴极电势显著超越φ_平后，又因表面层中反应物质的消耗使电流下降；因而得到具有峰值的曲线。当扫描电势达到三角波的顶点后，又改为反向扫描。随着电极电势的逐渐变正，首先是O的还原电流进一步下降，然后电极附近生成的R又重新在电极上氧化，引起越来越大的阳极电流，随后又由于R的消耗而引起阳极电流的衰减和出现阳极电流的峰值。

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