伏安和极谱法.ppt

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1、LOGO伏安和极谱法伏安和极谱法voltammetry and PolarographyLOGO主要内容n一、概论n二、极谱分析与极谱图n三、极谱定量分析原理n四、极谱定性分析原理n五、极谱分析方法与实验技术n六、经典极谱法的应用和限制n七、现代极谱和伏安分析技术n八、极谱与伏安法的应用（文献）n九、仪器分析仪2LOGO伏安和极谱分析法：伏安和极谱分析法：特殊特殊条件下的电解分析。条件下的电解分析。（前提：电极反应快；浓差极化）（前提：电极反应快；浓差极化）一一.概论概论1.1定义定义特殊性：特殊性：a.以小面积、易极化的电极作工作电极；以大面积、不易极化以小面积、易极化的电极作工作电极；以大

2、面积、不易极化的电极为参比电极的电极为参比电极b.要加支持电解质，在溶液静止的情况下进行的非完全的电解要加支持电解质，在溶液静止的情况下进行的非完全的电解过程。过程。（1）伏安法：工作电极是电解过程中表面不能更新的固定液）伏安法：工作电极是电解过程中表面不能更新的固定液态或固态电极，如悬汞、汞膜、玻璃碳、铂电极等；态或固态电极，如悬汞、汞膜、玻璃碳、铂电极等；（2）极谱法：工作电极是表面能周期性更新的液态电极，即）极谱法：工作电极是表面能周期性更新的液态电极，即滴汞电极。滴汞电极。3LOGO1.2 极谱法的发展概况极谱法的发展概况 1922年，捷克学者海洛夫斯基（Heyrovsky）首先提出极

3、谱分析法；1925年，海洛夫斯基与日本学者志方益三研制出第一台手工操作式的极谱仪，画出第一张极谱图；1959年，海洛夫斯基因发明和发展了极谱分析法而获得诺贝尔化学奖。50年代末至60年代初，光学分析迅速发展，该法变得不像原来那样重要了。60年代中期，经典伏安法得到很大改进，方法选择性和灵敏度提高，而且低成本的电子放大装置出现，伏安法开始大量用于医药、生物和环境分析中。此外伏安法与 HPLC 联用使该法更具生机。目前，该法仍广泛用于氧化还原过程和吸附过程的研究。一一.概论概论4LOGO一、概论一、概论1.3伏安和极谱分析法安其电解过程可以分为两大类伏安和极谱分析法安其电解过程可以分为两大类（1）

4、控制电位极谱法如直流极谱法，单扫描极谱法，脉冲极谱法，方波极谱法，催化极谱法，溶出伏安法等；（2）控制电流极谱法如计时极谱法，交流示波极谱法等。5LOGO一、概论一、概论1.4极谱分析法的特点极谱分析法的特点灵敏度高 可测10-5mol/L的物质，近代极谱法可测10-11mol/L准确度高 相对误差15应用广 可直接测无机物、600多种有机物速度快、易自动化缺点：使用了具有挥发性的毒物汞6LOGO一、概论一、概论1.5伏安法伏安法-电位分析电位分析-电解分析区别电解分析区别电位分析电位分析电解分析电解分析伏安法伏安法测量物理量测量物理量电位电位电动势电动势电重量电重量电量电量电流电流电极面积电

5、极面积大面积大面积小面积小面积极化极化无浓差极化无浓差极化尽量减小极化尽量减小极化完全浓差极化完全浓差极化电流电流趋于趋于0有电流有电流有电流有电流待测物浓度待测物浓度较高浓度较高浓度稀溶液稀溶液待测物消耗量待测物消耗量极小极小完全消耗完全消耗极小极小7LOGO二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图2.1极谱分析基本装置极谱分析基本装置图21 直流极谱装置示意图可分为三个基本部分：（1）外加电压装置：提供可变的外加直流电压（分压器）；（2）电流测量装置：包括分流器，灵敏电流计；（3）电解池：极谱法装置的特点明显反映在电极上。8LOGO（1）参比电极(阳极)：SCE 大面积的去极化参比电极，电

6、位恒定 严格讲，电解过程中Cl-是有微小变化的，因为有电流通过，必会发生电极反应。但如果电极表面的电流密度很小，单位面积上Cl-的变化就很小，可认为其电位是恒定的因此使用大面积的、去极化的SCE 电极是必要的。2.2电极电极二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图9LOGO（2）工作电极(阴极)：DME 小面积的极化工作电极，电位随外加电压变化 极谱分析的电流很小(几微安)，iR 项可忽略；参比电极电位 SCE 恒定，故DME完全随外加电压U 变化而变化。2.2电极电极二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图10LOGO（2）工作电极(阴极)：DME 小面积的极化工作电极，电位随外加电压变化2

7、.2电极电极二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图滴汞电极的特点：滴汞电极的特点：H2在Hg电极上超电位较大,电解电位达-1.3 V(vs.SCE)以前无 H2(H2的标准电位0V)；汞能与许多金属形成汞齐，使他们的分解电压降低；滴汞面积小，很快可达浓差极化；汞滴不断下落，使电极表面不断更新，重复性好；汞滴面积的变化使电流呈快速锯齿性变化；汞易提纯,但汞蒸汽极毒,滴汞电极毛细管易堵塞,制备麻烦；滴汞作阳极，电位不能超过0.4 V，否则，HgHg 22。11LOGO（3）辅助电极（对电极)：Pt 三电极体系 以保证滴汞电极的电位完全由外加电压控制，而参比电极电位保持恒定。在该体系中，极谱电流在

8、滴汞电极(工作电极)和辅助电极之间流过，参比电极与工作电极组成一个电位监控回路(高阻抗)以测量和控制工作电极的电位。2.2电极电极二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图12LOGO 通过连续改变加在工作和参比电极上的电压，并记录电流的变化绘制i-U曲线。以电解氯化铅的稀溶液为例来说明极谱波的形成。段：残余电流部分 段：电流上升部分 段：极限扩散电流部分2.3极谱曲线极谱曲线 极谱图极谱图二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图图2-2 pb 2+的极谱图（510-4mol/LPbCl2的0.1mol/LKCl溶液并通N2除溶解氧）13LOGO2.3极谱曲线极谱曲线 极谱图极谱图二、极谱分析与

9、极谱图二、极谱分析与极谱图段：当外加电压未达到Pb2+的析出电位时，Pb2+不在电极上析出。外加电压的增加并不引起电解电流的产生。溶液中只有残余电流（系杂质、电容电流所致）O2+2H+2e H2O2 H2O2+2H+2e 2H2O14LOGO2.3极谱曲线极谱曲线 极谱图极谱图二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图段：U外继续增加,达到pd(II)的分解电压,电流略有上升：滴汞阴极：Pb(II)2eHgpb(Hg)甘汞阳极：2Hg2Cl-Hg2Cl22e电极电位：Ede=E+0.059/2lgPb2+o/Pb(Hg)o (下标“o”表示电极表面浓度)U外继续增加,要求 Pb2+o/Pb(Hg

10、)o比值更小,Pb2+o还原更多,当然 i 就会更大。电解无搅拌进行，Pb2+o Pb2+浓差极化电解电流i离子扩散速度，而扩散速度浓度差(c-co)与扩散层厚度1/即 i=k(c-co)/。15LOGO二、极谱分析与极谱图二、极谱分析与极谱图段:U外继续增加,滴汞电极电位负到一定数值后,Pb2+o0,此时,i的大小完全受Pb2+控制,不再随外加电压的增加而增加，形成了极限电流id,即 id=KC 注意：式中极限电流 id 包括残余电流iR,故极限电流减去iR即为极限扩散电流。当电流等于极限扩散电流的一半时所对应的电位称之为半波电位(E1/2)极谱定量分析的基础极谱定量分析的基础极谱定性分析的

11、依据极谱定性分析的依据2.3极谱曲线极谱曲线 极谱图极谱图16LOGO 根据Fick第一、第二定律可得到最大扩散电流（A）：该式反映了汞滴寿命最后时刻的电流,实际上记录仪记录的是平均电流附近的锯齿形小摆动。平均电流：3.1 定量公式定量公式三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理尤考维奇公式 平均极限扩散电流(A)；z电子转移数D扩散系数(cm2/s)；m汞滴流量(g/s)；t 测量时，汞滴周期时间(s)；C待测物浓度(mmol/L)式中：17LOGO 其中，扩散电流常数;毛细管常数影响因素如下：(1)影响扩散系数的因素：如离子淌度、离子强度、溶液粘度、介电常数、温度等。(2)影响m及t，即毛

12、细管特性的因素：如毛细管直径、汞柱高度（汞压）、电极电位等、极大现象等。(3)溶液中共存物质对电解电流的影响：如氧波、氢波、迁移电流、残余电流等。3.2影响扩散电流的因素影响扩散电流的因素三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理18LOGO（1）残余电流 产生产生：极谱分析，外加电压还未达到分解电压，电解池就有微小电流通过,即残余电流。产生的原因为：a.溶液中存在可在滴汞电极上还原的微量杂质，在未达到分解物的分解压前就已被还原，从而产生很小的电解电流。b.由于滴汞不断地生长和下落，产生所谓的充电电流或电容电流。消除消除：采用切线作图法和空白试验。3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除三、极谱定

13、量分析原理三、极谱定量分析原理19LOGO（2）迁移电流 产生产生：由于电极对待测离子的静电引力导致更多离子移向电极表面，并在电极上还原而产生的电流，称为迁移电流。它不是由于浓度陡度引起的扩散，与待测物浓度无定量关系，故应设法消除。消除消除：通常是加入支持电解质(或称惰性电解质)类似于缓冲液 3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理20LOGO（3）极谱极大 产生产生：当外加电压达到待测物分解电压后，在极谱曲线上出现的比极限扩散电流大得多的不正常的电流峰，称为极谱极大。其与待测物浓度没有直接关系，主要影响扩散电流和半波电位的准确测定。其产生过程为：毛细管末

14、端汞滴被屏蔽 表面电流密度不均 表面张力不均 切向调整张力 搅拌溶液 离子快速扩散 极谱极大。3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除+-+屏蔽作用屏蔽作用三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理21LOGO（3）极谱极大 消除消除：加入可使表面张力均匀化的极大抑制剂，通常是一些表面活性物质如明胶、PVA、Triton X-100等。3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理22LOGO（4）氧波 产生产生：O2在滴汞电极上还原产生二个极谱波O22H2eH2O2 -0.2V(半波电位)(O2+H2O+2e=H2O2+2OH-)H2O22H2e2H2O -0.8

15、V(半波电位)(H2O2+2e=2OH-)3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理23LOGO（4）氧波3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除图3-1 氧气对极谱波的影响 其半波电位正好位于极谱分析中最有用的电位区间(0 -1.2V)，如图3-1所示。因而重叠在被测物的极谱波上，故应加以消除。三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理24LOGO（4）氧波 消除消除：（a）通入惰性气体如H2、N2、CO2(CO2仅适于酸性溶液)；（b）在中性或碱性条件下加入Na2SO3，还原O2；（c）在强酸性溶液中加入Na2CO3，放出大量CO2以除去O2；或加入还原剂如

16、铁粉，使与酸作用生成H2，而除去O2；（d）在弱酸性或碱性溶液中加入抗坏血酸；（e）分析过程中通N2保护（不是往溶液中通N2）。3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除三、极谱定量分析原理三、极谱定量分析原理25LOGO（5）氢波 产生：产生：极谱分析一般是在水溶液中进行，溶液中的H+在足够负的电位时，会在滴汞电极上还原，产生极谱波，称氢波。在酸性溶液中，H+在-1.21.4v(vs.sce)处开始还原。消除：消除：半波电位比-1.2v更负的物质不能在酸性溶液中进行，应在中性、碱性条件下进行（超电势甚至还可以达到-2.1v）3.3干扰电流极其消除干扰电流极其消除三、极谱定量分析原理三、极谱定量分

17、析原理26LOGO（6）叠波 产生：产生：两种物质的极谱波的半波电位相位V扩散)、(b)不可逆波(V电极反应 V扩散 电极过程既受到V扩散又受到V电极反应控制)、(c)动力波(受化学反应速率控制)、(d)吸附波(吸附作用控制)(2)据电极反应类型：(a)还原波(被测物的氧化态在作为阴极的滴汞电极上发生还原反应)、(b)氧化波(被测物的还原态在作为阳极的滴汞电极上发生氧化反应)、(c)综合波(被测物的氧化态、还原态共存，滴汞电极电位由负变正得到的极谱波)(3)据反应物类型(a)简单离子、(b)配合物离子、(c)有机物极谱波4.1极谱波分类极谱波分类四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理28LO

18、GO4.1极谱波分类极谱波分类四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理29LOGO 传质传质前转化前转化电化学反应电化学反应后转化后转化新相的生成新相的生成传质：电活性物质由溶液中向电极界面的传递以补充电极反 应的消耗；前转化：电活性物质在界面双电层中吸附并转化为适合于电 子交换的形式；电化学反应：电活性物质与电极之间的电子转移过程；后转化：电化学反应产物在电极界面的化学转化或解吸；新相生成：产物在电极表面沉淀生成新的相，或产物在电极 表面形成气泡，或产物向溶液中传递。4.2电极反应步骤电极反应步骤四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理30LOGO（1）简单金属离子可逆极谱波方程 若滴汞电极

19、上发生还原反应：若滴汞电极上发生氧化反应：4.3极谱波方程（推导略）极谱波方程（推导略）四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理31LOGO（1）简单金属离子可逆极谱波方程 若溶液中存在两种离子，其氧化态和还原态电位相近，则可得到阴阳混合极谱波(如1MHCl介质中，Tl+e=Tl(-0.55V);Tl2+e=Tl+(0.77V)从以上各方程中，以最后一项中的对数值对电位作图可得极谱波。从斜率可求电子转移数z；从截距可求与浓度无关的半波电位(注意，当还原的金属不溶于Hg时，半波电位与浓度有关)。4.3极谱波方程（推导略）极谱波方程（推导略）四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理32LOGO（2

20、）配位离子极谱波方程四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理 设配离子与简单离子在溶液中的扩散系数相等，将二者的极谱方程相减，得以1/2对logLb-作图，可分别求得配合物的Kd和配位数p4.3极谱波方程（推导略）极谱波方程（推导略）33LOGO（3）有机物的极谱波方程四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理 与无机离子不同，参与电极反应的为中性分子，大多数与H+有关，且反应物不形成汞齐。有机物极谱方程类似于简单离子的阴阳极谱方程：上述三种极谱电流受因浓差极化引起的扩散电流控制上述三种极谱电流受因浓差极化引起的扩散电流控制4.3极谱波方程（推导略）极谱波方程（推导略）34LOGO（4）还原、氧

21、化、综合极谱波方程四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理4.3极谱波方程（推导略）极谱波方程（推导略）35LOGO（1）支持电解质（若支持电解质与被测物络合，K稳，E1/2负移；若支持电解质不与被测物络合，C支持电解质，E1/2略微负移）（2）温度（每增加1oC，E1/2向负方向变化约1mV）（3）酸度（尤其是H+参与了电极反应，更为严重）（4）极大抑制剂（极大抑制剂加入的过多，会使极谱波发生倾斜，使E1/2负移）（5）被测物的浓度（前面说E1/2 与C无关，是指C103，则随C，E1/2 负移）4.4影响影响E1/2的因素的因素四、极谱定性分析原理四、极谱定性分析原理36LOGO波高的测量

22、方法波高的测量方法5.1 定量方法定量方法五、极谱分析方法与实验技术五、极谱分析方法与实验技术 极谱定量分析中，常用波高h表示极限扩散电流id，一般只要求测量相对h(mm)，而不必测量id的绝对值。分为两种方法：(a)平行线法(适用良好波形，见图5-1)；(b)三切线法（适用不规则波形，见图5-2）。37LOGO波高的测量方法波高的测量方法5.1 定量方法定量方法五、极谱分析方法与实验技术五、极谱分析方法与实验技术图5-1 平行线法 图5-2 三切线法38LOGO5.1 定量方法定量方法五、极谱分析方法与实验技术五、极谱分析方法与实验技术（1）直接比较法 将Cs的标液和Cx的试液在同一实验条件

23、下，分别测得其波高为hs、hx，则 hs=KCs hx=KCx两式相除，可得：必须保证底液组成、温度、毛细管、汞柱高度完全一致。39LOGO5.1 定量方法定量方法五、极谱分析方法与实验技术五、极谱分析方法与实验技术（2）校正曲线法(标准曲线法)先配制一系列标准溶液，分别作极谱图，得到极限扩散电流值h，作 hC 图，或线性回归方程，由hx得到Cx 分析大量同一类的试样时，采用校正曲线法较为方便分析大量同一类的试样时，采用校正曲线法较为方便 40LOGO5.1 定量方法定量方法五、极谱分析方法与实验技术五、极谱分析方法与实验技术（3）标准加入法 先测体积为V的未知液波高hx；加入Vs的标液(Cs

24、)后，测得波高H；由波高的增加，求出Cx。合并消去K，可得：当须准确分析个别试样时，常采用标准加入法当须准确分析个别试样时，常采用标准加入法41LOGO5.2 定性方法定性方法半波电位定性半波电位定性五、极谱分析方法与实验技术五、极谱分析方法与实验技术一般情况下，不同金属离子一般情况下，不同金属离子 1/2不同，且不随浓度改变。不同，且不随浓度改变。注意，当还原的金属不溶于注意，当还原的金属不溶于 Hg 时，半波电位与浓度有关！时，半波电位与浓度有关！图5-3在1mol/L KCl底液中，不同浓度的Cd 2+极谱波42LOGO5.3实验技术实验技术五、极谱分析方法与实验技术五、极谱分析方法与实

25、验技术（1）除氧方法(见前述)（2）底液的选择 除残余电流外的其它干扰电流需在测量液中加入适当试剂，如支持电解质、极大抑制剂、除氧剂等，加入试剂后的溶液称为“底液”。（3）测量温度及汞柱高度控制（4）汞的使用：a)汞的纯化；b)防止汞中毒43LOGO六、经典极谱法的应用和限制六、经典极谱法的应用和限制6.1应用应用 （1）无机分析方面 特别适合于金属、合金、矿物及化学试剂中微量杂质的测定，如金属锌中的微量Cu、Pb、Cd、Pb、Cd；钢铁中的微量Cu、Ni、Co、Mn、Cr；铝镁合金中的微量Cu、Pb、Cd、Zn、Mn；矿石中的微量Cu、Pb、Cd、Zn、W、Mo、V、Se、Te等的测定。（2

26、）有机分析方面 醛类、酮类、糖类、醌类、硝基、亚硝基类、偶氮类 （3）在药物和生物化学方面：维生素、抗生素、生物碱44LOGO六、经典极谱法的应用和限制六、经典极谱法的应用和限制6.2经典直流极谱的缺点经典直流极谱的缺点(1)速度慢速度慢 一般的分析过程需要515分钟。由于滴汞周期需要保持在25秒，电压扫描速度一般为515分钟/伏。获得一条极谱曲线一般需要几十滴到一百多滴汞。(2)方法灵敏度较低方法灵敏度较低 (a)受干扰电流的影响,检测下限一般在10-410-5mol/L范围内；(b)抗共存物质前波干扰的能力差，电位分辨能力差,E1/2 100mV(3)无法消除电容电流的影无法消除电容电流的

27、影如何对经典直流极谱法进行改进？如何对经典直流极谱法进行改进？45LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术扫描方式扫描方式：在整个汞滴生长周期(约7s)后期(2s)加一锯齿波脉冲电压，如图7-2。极谱图：图极谱图：图7-37.1单扫描极谱（直流极谱法）单扫描极谱（直流极谱法）图7-2 单扫描极谱扫描电压图7-3 单扫描极谱图 加快,电极表面离子迅速还原,产生瞬时极谱电流,电极周围离子来不及扩散,扩散层厚度增加,导致极谱电流迅速下降,形成峰形电流。46LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术极谱电流极谱电流ip与半波电位与半波电位 p：7.1单扫描极谱（直

28、流极谱法）单扫描极谱（直流极谱法）对于平面电极，峰电流表达式为对于滴汞电极，峰电流表达式为式中：扫描速率；tp峰电流出现的时间峰电位p与普通极谱波半波电位1/2之间的关系为随扫描速率 v 增加,峰电流增加,检出限可达10-7M。但扫描速率过大,电容电流将增加,即信噪比将增加,灵敏度反而下降.47LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术特点：特点：（1）速度快；（2）一滴汞上完成实验（经典极谱40 80滴汞）；（3）检测灵敏度高：峰电流比极限扩散电流大；n=1 时，大 2倍;n=2时，大5倍；（4）分辨率高：E1/240 mV即可分辨7.1单扫描极谱（直流极谱法）单扫描极谱（

29、直流极谱法）48LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术扫描方式及极谱图：扫描方式及极谱图：7.2循环伏安法循环伏安法图7-4 循环伏安扫描电压图7-5 循环伏安极谱图正向扫描时：O+2e=R反向扫描时：R=O+2e电极反应过程为：(A)开始扫描；(B)电压够负,还原反应,产生阴极电流；(C)大部分物质还原,产生峰电流；(D)电流继续下降至电压反转；(E)氧化反应；(F)还原剂浓度显著降低；完成扫描。49LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术7.2循环伏安法循环伏安法峰电流的比值及峰电位的差值峰电流的比值及峰电位的差值对于可逆反应，则曲线上下对称，此时

30、：从峰电流比可以推断反应是否可逆；峰电位差与扫描速率无关，且可以求得条件电极电位(pa+pc)/2。此外，循环伏安法可用于研究电极反应过程。50LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术扫描方式及极谱图：扫描方式及极谱图：7.3交流极谱交流极谱图7-7交流极谱扫描电压图7-8交流极谱波 基本原理是将一个交流电压叠加在直流电压上。流经电解池的电流由三部分组成:(a)直流极化电压引起的电极反应产生的直流电流；(b)叠加交流电压引起的双电层充放电产生的电容电流；(c)电极反应产生的交流电流。51LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术极谱电流极谱电流ip与半波电

31、位与半波电位 p：7.3交流极谱交流极谱 A电极面积/cm2；U交流电压振幅/mV；1/2经典极谱半波电位/mV；交流电的角频率式中：特点特点:(a)分辨率高，可分辨电位相差40mV的两个极谱波；(b)可克服氧波干扰；(c)电容电流较大，与单扫描极谱比，检出限未获改善；(d)采用相敏交流极谱，可完全克服电容电流干扰，检出限降低52LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术扫描方式及极谱图：扫描方式及极谱图：7.4方波极谱方波极谱图7-9方波极谱扫描电压图7-10方波极谱波 基本原理是将一个方波电压叠加在直流电压上。在电压改变方向瞬间，电容电流衰减最多：（Us为方波振幅；C为双

32、电层电容）53LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术7.4方波极谱方波极谱特点特点:(a)分辨率较高、灵敏度比交流极谱高分辨率较高、灵敏度比交流极谱高（电容电流减小或被消除）；(b)毛细管噪声毛细管噪声(汞滴掉落，毛细管中汞回缩，使溶液进入毛细管并在内壁形成液膜，其厚度和汞回缩高度的不确定性，产生毛细管噪声)使得灵敏度进一步提高受到制约。54LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术7.5脉冲极谱脉冲极谱 为克服毛细管噪声，Barker于1960年提出了脉冲极谱。在滴汞电极的生长末期，在给定的直流电压或线性增加的直流电压上叠加振幅逐渐增加或等振幅的脉冲电

33、压，并在每个脉冲后期记录电解电流所得到的曲线，称为脉冲极谱。按施加脉冲电压和记录电解电流方式的不同，可分为常规脉冲极谱和微分(示差)脉冲极谱。55LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术7.51常规脉冲极谱（常规脉冲极谱（NPP）扫描方式及极谱图：扫描方式及极谱图：图7-12 常规脉冲极谱波图7-11常规脉冲极谱扫描电压 每个脉冲后20ms，电容电流趋于零，此时毛细管噪声小(汞滴末期记录)。得到与直流极谱类似的台阶形曲线，如图7-12所示。常规脉冲极谱的灵敏度是直流极谱的7倍。56LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术7.52微分脉冲极谱（微分脉冲极谱

34、（DNP）扫描方式及极谱图扫描方式及极谱图：图7-14 微分脉冲极谱波图7-13微分脉冲极谱扫描电压在未达分解电流之前和达极限电流之后，i都很小，而在直流极谱曲线陡峭部分(1/2附近)时，i很大，最终形成峰形曲线如图7-14所示。57LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术特点特点:消除了电容电流，并在毛细管噪声衰减最大时测量，因而该法的灵敏度最高，检出限可达10-8M。7.52微分脉冲极谱（微分脉冲极谱（DNP）58LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术 1.操作分两步：操作分两步：(1)预电解(富集)：在恒电位下和搅拌的溶液中进行，将痕量组分富集到

35、电极上。时间需严格控制。富集后，让溶液静止30 s或1 min，称为休止期。(2)溶出：工作电极 发生氧化反应阳极溶出伏安法 发生还原反应阴极溶出伏安法 溶出峰电流大小与被测物质的浓度成正比。2.电解富集电极电解富集电极：悬汞电极、汞膜电极(表面积大，效率高)3.特点：特点：电流信号呈峰型，便于同时测量多种金属离子；灵敏度高，检测下限10-710-11 molL-17.6溶出伏安溶出伏安59LOGO七、现代极谱和伏安分析技术七、现代极谱和伏安分析技术4.极谱图：极谱图：7.6溶出伏安溶出伏安Pb2+-0.581 VCd2+-0.828 V图7-15 阳极溶出伏安曲线60LOGO八、极谱与伏安法

36、的应用（文献）八、极谱与伏安法的应用（文献）8.1文献一文献一Hao Jiang,Liping Yang,Chunzhong Li.Highrate electrochemical capacitors from highly graphitic carbontipped manganese oxide/mesoporous carbon/manganese oxide hybrid nanowiresJ.Energy and Environ-mental Science,2011,4,1813-1819.合成头部石墨化的氧化锰/介孔碳/氧化锰混合纳米线（MMCM）、氧化锰/介孔碳/氧化锰混合

37、纳米线（MCM）、二氧化锰纳米线做成电容器的电极后，在10 mV/s的扫速下循环伏安曲线如图a所示，趋于对称的矩形表明材料具有很好的赝电容特性，根据循环伏安曲线计算得到的比电容分别为：226F/g、164F/g、130F/g。图b为MMCM在不同扫速下的循环伏安曲线，我们注意到，在50mV/S的扫描速率下，MMCM混合纳米线的比容量为191 F/g，在500Mv/S的速扫描下，MMCM纳米线保留了114 F/g的电电容，这表明这种材料的高比电容电容器可以在非常高功率下运行。61LOGO八、极谱与伏安法的应用（文献）八、极谱与伏安法的应用（文献）8.1文献一文献一Fig.5(a)CV curve

38、s at a scan rate of 10 mV/s and(d)the specific capacitance as a function of different current densities of the MMCM hybrid nanowires (red lines),the MCM hybrid nanowires (blue lines)and the pristine MnO2 nanowires(black lines).(b)CV curves at 50500 mV/S and(c)chargedischarge curves at 160 A/g of the

39、 MMCM hybrid nanowires.62LOGO八、极谱与伏安法的应用（文献）八、极谱与伏安法的应用（文献）8.2文献二文献二Qing Zhang,Xiangjun Li,Hui Shi,Hongzhou,Zhuobin Yuan.Determination of trace selenium by differential pulse adsorptive stripping voltammetry at a bismuth film electrode.Electrochimica Acta,2010,55,4717-4721.用微分脉冲吸附溶出伏安法在铋膜电极下测定微量硒含量

40、Under the above experimental conditions,a sensitive stripping peak of the Se(IV)ABSA complex was observed at the potential of 0.76V,for an deposition time of 300 s;the linear range of 230g/L was established(as shown in Fig.5),the linear regression equation was i=0.1978c+0.4476,where i and c are peak

41、 current(A)and Se(IV)concentration(g/L),and the linear correlation conefficient(r)was 0.9985.The voltammograms obtained for the lowest concentration with a deposition time of 300 s was 0.1g/L,and the relative standard deviation from the eight parallel determination of Se(IV)at 10g/L was 4.91%.63LOGO

42、八、极谱与伏安法的应用（文献）八、极谱与伏安法的应用（文献）8.2文献二文献二Fig.5.The differential pulse voltammograms of Se(IV):(aj)0,2,4,6,8,10,15,20,25,30g/L and the calibration graph.64LOGO九、仪器分析仪九、仪器分析仪瑞士万通的瑞士万通的797型重金属分析仪基于目前最广型重金属分析仪基于目前最广泛应用的伏安极谱泛应用的伏安极谱仪仪，瑞士万通在，瑞士万通在1954年就发年就发明出世界第一台自动伏安极谱仪明出世界第一台自动伏安极谱仪美国哈希：实验室美国哈希：实验室/便携式仪器便携式仪器65LOGO九、仪器分析仪九、仪器分析仪美国美国GAMRY公司公司美国普林斯顿电化学工作站美国普林斯顿电化学工作站美国美国BAS电化学工作站电化学工作站德国德国Zahner电化学工作站电化学工作站66LOGO九、仪器分析仪九、仪器分析仪武汉科思斯特武汉科思斯特天津兰力科电化学工作站天津兰力科电化学工作站上海辰华电化学工作站上海辰华电化学工作站67谢谢！68