循环伏安法分析

輔仁大學教學成果發 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 化學實驗數位學習平台 報告人：劉茂煌 服務單位: 輔仁大學化學系 Keep the Balance 實驗課程 2006 2008 Year 2010 (45 分) (80 分) 分析化學實驗數位學習平台 (65 分) 電 化 學 光 譜 學 層 析 法 質 譜 表面分析 元 素 循 環 伏 安 儀 氣 相 層 析 儀 AA 表 面 張 力 儀 (DSC) (FIA) (FI-IR) 成績 上 學 期 下 學 期 分析化學 教學理念與目標(教學卓越計畫) 1.讓系上學生在進行儀器操作前，可充分了解儀器分 析原理及操作程序，以降低其在儀器操作上可能產 生的失誤，也降低研究實驗的危險性，進而延長儀 器的使用壽命並減少儀器維修費之支出。 2.學生亦可藉由該數位學習平台習得正確的儀器操作 程序以減少師徒式教學可能造成的口語上的失誤。 3.非本系學生可藉由該數位學習平台輕鬆自我學習， 縮短摸索時間，進而擴大儀器應用領域，提高儀器 使用率。 4.相關教學教師可擷取相關內容作為輔助教材以具體 說明授課內容以幫助學生理解。 具體作法 1. 針對各單元，準備所需教材，包括(a)儀器原理(b)儀器 構(c)儀器運作程序 2.針對各單元，利用電腦動畫技術模擬儀器實際運作程序並 將儀器原理及構造等教材製成動畫短片。 3.針對各單元，利用攝影機拍攝實際操作儀器及進行實驗範 例的過程。 4.針對各單元，將所製作之電腦動畫片及影片整合成一套詴 映片 5.邀請系上相關教師觀賞所製作之詴映片，並針對各教師所 提意見及錯誤，進行改正。 6.將改正後之影片，置於「系網」上，供學生自由下載觀看。 7. 引入教學中 單元 實驗範例 1 利用可見光/紫外線分光光譜儀測定混合物中的阿斯匹 靈、非那西汀和咖啡因的含量 2 利用可見光/紫外線分光光譜儀及流動式注入分析儀自 動分析水中亞硝酸鹽 3 利用高效液相層析儀測量可樂中之咖啡因含量 4 利用火焰式原子吸收光譜術檢測土壤中的銅 5 利用氣相色層析儀分析混合物之組成 6 黃血鹽氧化還原偵測 7 測定界面活性劑之表面張力 8 測定界面活性劑之接觸角 9 利用示差掃描熱量儀測定polystyrene之Tg 10 利用傅立葉紅外線光譜儀測定聚苯乙烯之官能基 a) 可見光/紫外線分光光 譜儀(UV-Vis) b) 流動式注入分析儀 (FIA) c) 高效液相層析儀 (HPLC) d) 原子吸收光譜儀(AA) e) 氣相層析儀(GC) f) 循環伏安儀(CV) g) 表面張力儀 h) 接觸角儀 i) 示差掃描熱量儀(DSC) j) 符立葉紅外線光譜儀 (FI-IR) 儀器與實驗範例 循環伏安法 Cyclic Voltammetry CV儀器原理 CV動畫 實驗範例 實驗影片 儀器原理--循環伏安儀基本電路圖 Linear-scan voltage generator Signal source + - - + - + + -- + Recorder Potentiostatic Control circuit Current-to-coltage converter R C WR W C Referecne electrode Working electrode Counter electrode • Cyclic Voltammetry(循環伏安法)即是限定ㄧ電位 範圍，做電位的來回掃描，得一電流-電位圖，由 圖形可再進ㄧ步做電化學的探討 儀器原理 0.00 40.00 80.00 120.00 160.00 time(s) -0.40 0.00 0.40 0.80 p o te n tia l v s. A g /A g C l Oxidation Reduction 左為波形示意圖，隨著 時間變化，電位做來回 掃描 儀器原理--三角波與循環伏安圖之時間關係圖 0.00 40.00 80.00 120.00 160.00 time(s) -0.40 0.00 0.40 0.80 p o te n ti al v s. A g /A g C l Oxidation Reduction -0.200.000.200.400.60 potential vs. Ag/AgCl -3.00E-5 -2.00E-5 -1.00E-5 0.00E+0 1.00E-5 2.00E-5 C u rr e n t( A ) 儀器原理 -0.200.000.200.400.60 potential vs. Ag/AgCl -3.00E-5 -2.00E-5 -1.00E-5 0.00E+0 1.00E-5 2.00E-5 C u rr e n t( A ) ipc ipa AB C D E F G H I J K *左圖為一標準的CV圖 *掃描電位由-0.2→0.6→-0.2 *電位由負到正→氧化電流 *電位由正到負→還原電流 *使用微電極當工作電極(方 可觀察到濃度極化現象) 儀器原理 Electron transfer • Electron transfer n 為電子轉移數 Epa為氧化峰電位 Epc為還原峰電位 • 若電極表面上電子轉移 (不可逆性)較慢，則會 導致波峰間的分離 V n EEE pcpap 059.0  Fe3+ Fe3+ 循環伏安儀 N C N C C N C N C N C N e- Fe2+ Fe3+ N C N C C N C N C N C N e- Fe2+ Potential vs. Ag/AgCl C u rr en t( A ) N C N C C N C N C N C N Fe2+ N C N C C N C N C N C N Fe2+ N C N C C N C N C N C N Fe2+ Fe3+ Fe3+ e- e- e- e- e- e- Fe2+ Fe2+ Fe2+ e- e- AB C D EF G H I J K實驗動畫 實驗目的 • 學習Cyclic Voltammetry • 利用CV偵測Fe(CN)6 3– Fe(CN)6 4– 之E0’及n值 • 探討掃描速率及濃度對波峰電流的影響 • 研究質傳(Mass transfer)中的Diffusion coefficient 實驗原理 • 在本次CV實驗中主要求Mass transfer中的Diffusion coefficient • 將電解質溶液靜置避免Convection • 加入100倍以上的輔助電解質KCl避免Migration • 氧化鋁粉進行電極的研磨拋光，增加電極表面的 電子傳遞效果，減少ΔEp值 -0.200.000.200.400.60 potential vs. Ag/AgCl -3.00E-5 -2.00E-5 -1.00E-5 0.00E+0 1.00E-5 2.00E-5 C ur re nt (A ) ipc ipa AB C D E F G H I J K 實驗原理 Fe(CN)6 3– Fe(CN)6 4– 電位不夠使Fe2+氧化。 直到過B點，電極表面 電位逐漸有能力氧化Fe2+ 電極電位的氧化能力 越來越好，反映在電流上 電極表面的Fe2+完全被氧化。 靠擴散機制補充。 濃度極化， 電流逐漸下降 過H點，電極電位 逐漸有能力將Fe3+還原成Fe2+ 同D,E點， 濃度極化， 電流逐漸下降 實驗原理 Randles -Sevcik方程式 2/12/12/35 )10 69.2( CADnip  • ip:波峰電流 (A) • n:半反應之電子轉移數 • A:電極面積(cm2) • D:擴散係數(cm2/s) • C:有效活性物質濃度(mol/cm3) • υ:掃描速率(V/s) 實驗器材 • CH Instruments & PC 各1 • 工作電極 (玻璃碳電極) 1支 • Ag / AgCl參考電極 1支 • 白金輔助電極 1支 • 100 mL量液瓶 1個 • KCl • K4Fe(CN)6 • 配置溶液：100ml溶液中，包含[K4Fe(CN)6]=5.0 mM；[KCl]=0.1M • 將玻璃碳電極表面以鋁粉磨光 • 以三極法裝置去裝置電極 • 測詴CHI是否與電腦連結 • 設定參數，取得五種不同掃描得到的CV圖 (詳細請見講義) 實驗步驟 實驗 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 依序打開電腦、CHI主機、CHI程式 將cell裡面保存液倒掉，以去離子水清洗後，換成待測溶液。 拋光工作電極(請參照影片一) 裝置三極法系統(請參照影片二) 設定CHI參數。以0.01V/s的掃描速率掃描。 更改掃描速率，取得不同掃描速率下的循環伏安圖。 此時工作電極可不必再拋光。 ΔEp是否小於0.080V？ No Yes CHI參數設定 當掃描速率大於0.01V/s時 則需要手動調整 (建議直接設定為1e-004) 掃描速率 (依序為:0.01V/s, 0.02V/s, 0.05V/s, 0.1V/s, 0.2V/s) 起始電位 最高電位 最低電位 掃描方向 黃血鹽CV圖 2/12/12/35 )10 69.2( CADnip  scan rate (V/s) Ipa(A) Ipc(A) Epa(V) Epc(V) E°'(V) Ipa/Ipc 0.01 -2.68E-05 2.58E-05 0.3 0.231 0.2655 1.03797 0.02 -3.70E-05 3.56E-05 0.306 0.228 0.267 1.040765 0.05 -5.60E-05 5.34E-05 0.31 0.221 0.2655 1.047548 0.1 -7.71E-05 7.25E-05 0.316 0.216 0.266 1.063889 0.2 -1.06E-04 9.57E-05 0.326 0.209 0.2675 1.104493 0.5 -1.53E-04 1.35E-04 0.344 0.192 0.268 1.135556 看成→ y=m‧x 右表是不同scan rate下的各數據， 利用上 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 製作 XY圖，並求出其 斜率，進一步計算 出D值 數據處理 數據處理 • 以ipa及ipc做圖，求得Fe(CN)6 4-以及Fe(CN)6 3-的擴散 係數 • Fe(CN)6 4–→Fe(CN)6 3– + e–的Formal potential E0’ 實驗影片--電極拋光 影片一 ▲請點選影片放 實驗影片--三極法裝置 •將磨好的電極，放入待測溶液的cell內，並以 三極法裝置電極。 影片二 ▲請點選影片放 Reference • Principles of Instrumental Analysis, 5th, SKOOG 老師 學生 教學 成績 教學評量 分析化學實驗數位學習平台 感 謝 •化學系研究生: 傅裕懋、陳昱銓、李佳豪、杜玟 玟同學 •化學系助教: 陳怡如小姐 •化學系分析組教師: 陳壽椿教授、呂家榮助理教授 •化學系