第八章 脉冲伏安法.ppt

脉冲伏安法 第一节 脉冲伏安法概述 * * 脉冲伏安法： 电极电势的控制波形由线性变化的电势和阶跃电势叠加而成。 根据使用的研究电极不同，分为： 极谱法（polarography）：使用滴汞电极 伏安法（voltammetry）：使用固体电极或静态汞滴电极 第二节 阶梯伏安法 阶梯伏安法（staircase voltammertry，SV）的电势波形如图所示 极谱分析装置 第一部分 提供可变外加电压的装置 第二部分 指示电解池电流的装置 第三部分 电解池系统 阴极：小面积的滴汞电极 数十厘米的汞柱，通过0.05 mm内径、10 cm 长的毛细管，形成汞滴 滴汞直径：0.1-0.5 mm, 15-20滴/分 阳极：大面积的甘汞电极 一、断续极谱法 控制电极电势按阶梯增长，电势的变化与汞滴的滴落保持同步，典型为2s-6s，电势变化值△E。 滴汞电极： 每个汞滴的寿命期间，电极电势恒定不变，极限扩散条件下的法拉第电流符合修正的Cottrell方程 扩张效应：汞滴长大，扩散层向内部延伸，同时也存在对扩散层压缩。 浓度梯度增大，扩散速率加快。扩散系数增大7/3倍。 汞滴的表面积： 1、极限扩散电流 2、双电层充电电流 由于汞滴面积逐渐增大，为了维持恒定的电极电势，必须对双电层进行充电。 双电层充电电流在汞滴生长期间逐渐衰减，在滴落前达到最小值。 断续极谱法特点： 电流只在汞滴下落之前 时刻取样，此时 达到最大值， 达到最小值。降低了双电层充电的影响。具有更低的检测限和更高的灵敏度。 优点：降低非法拉第电流，突出法拉第电流，避免双电层充电电流的干扰。 3、溶液浓差极化 汞滴滴落时搅拌溶液，消除了溶液中粒子的浓度极化。 汞滴的不断更新电极表面，每个汞滴进行了不同阶跃幅值的电势阶跃。 每个电势阶跃后所持续的极化时间是相同的，没有前一个电势阶跃导致的浓度极化对下一个电势阶跃的影响。极化曲线具有极限扩散电流平台的S曲线。 类似于取样电流伏安法 二、阶梯伏安法 在固体电极上阶梯伏安法不同之处： 电流取样时间 范围更宽（可短至微秒级）。 △E可任意选择。 电极不是周期更新。 伏安曲线不是具有电流平台的S型，而是具有电流峰的峰型曲线。 △E足够小时接近线性电势扫描曲线。 大于 5倍时，双电层充电电流基本衰减为零。 研究快速反应过程，误差大。 第三节 常规脉冲伏安（极谱法） 滴汞电极——常规脉冲极谱法（NNP） 固体电极或静态滴汞电极——常规脉冲伏安法NPV （取样电流伏安法） 一、常规脉冲极谱法 在汞滴生长的大部分时间里，电极电势恒定在基准电势Eb下，持续固定时间 后（经典0.5-5s），电势阶跃到E值持续5-100ms（典型值为50ms），在阶跃回基准电势Eb 。 在5-100ms脉冲结束前的 时刻对电流取样，电流取样后敲落汞滴。相邻电势脉冲差值|ΔE |=10/n mV。 汞滴表面不断更新落下时的搅拌作用，常规脉冲极谱曲线也具有极限扩散电流平台的S曲线。 常规脉冲极谱法： 断续极谱法： 常规脉冲极谱法中的法拉第电流要大的多。 因为极化时间更短，扩散层更薄。 常规脉冲极谱法与断续极谱法相比： 法拉第电流更大。 双电层充电电流基本相同。 检测灵敏度更高和更低的检测限。 常规脉冲极谱法实质就是取样电流伏安法。 二、非极谱电极上的行为 固体电极表面不能周期更新，电极表面附近的扩散层不一定能复原到没有浓度极化的状况，呈峰状伏安曲线。 浓度极化复原方法： 基准电势Eb下持续时间较长。 搅拌 浓度极化复原后，曲线呈具有极限扩散电流平台的S形 常规脉冲伏安法优势： 脉冲的使用，使电极表面不可逆吸附可以避免 极化时间短 ，50ms，更易表现出电极体系的不可逆性质。 检测灵敏度高 检测限更低 三、反相脉冲伏安法 基准电势Eb为极限扩散电势，向电势正的方向加一系列的电势脉冲。 研究对象：电极反应产物R的行为和初始反应物种发生平行反应的情况。 第四节 差分脉冲伏安法 差分脉冲伏安法是以线性电势或阶梯电势和幅值固定的脉冲加和为激励信号。在即将应用脉冲之前和脉冲的末期，对电流两次取样。电流差对电压作图。 差分脉冲曲线中存在电流峰，峰高与浓度成正比。