循環伏安法(CyclicVoltammetry)是一種常用的電化學研究方法。該法控制電極電勢以不同的速率，隨時間以三角波形一次或多次反復掃描，電勢范圍是使電極上能交替發生不同的還原和氧化反應，并記錄電流-電勢曲線。在電池正極材料、負極材料、電解液等研究中常常需組成電池后并用循環伏安法測試材料穩定性、電池壽命等。

1電化學的工作原理

1.1電解池

電解池是發生反應的場所,它能夠將電能轉化為化學能的一個裝置，由外加電源，電解質溶液，參與工作的電極構成。

陰極：得電子，還原反應，該電極與電源負極相連接。

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陽極：失電子，發生氧化反應，與電源正極相連。

電解池中，電流由陽極流向陰極。

1.2循環伏安法

1)若電極反應為O+e-→R，反應前溶液中只含有反應粒子O，且O、R在溶液均可溶，控制掃描起始電勢從比體系標準平衡電勢(φ平)正得多的起始電勢(φi)處開始勢作正向電掃描，電流響應曲線則如圖0所示。

圖0CV掃描電流響應曲線

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2)當電極電勢逐漸負移到(φ平)附近時，O開始在電極上還原，并有i法拉第通過。由于電勢越來越負，電極表面反應物O的濃度逐漸下降，因此向電極表面的流量和電流就增加。當O的表面濃度下降到近于零，電流也增加到最大值Ipc，然后電流逐漸下降。當電勢達到(φr)后，又改為反向掃描。

3)隨著電極電勢逐漸變正，電極附近可氧化的R粒子的濃度較大，在電勢接近并通過(φ平)時，表面上的電化學平衡應當向著越來越有利于生成R的方向發展。于是R開始被氧化，并且電流增大到峰值氧化電流ipa，隨后又由于R的顯著消耗而引起電流衰降。整個曲線稱為“循環伏安曲線”。

1.3經典三電極體系

經典三電極體系由工作電極(WE)、對電極(CE)、參比電極(RE)組成。在電化學測試過程中，始終以工作電極為研究電極。

其電路原理如圖1，附CV圖(圖2)：掃描范圍0.35-0.7V，起始電位0.4V。

u(1?7)=1，3，10，20，50，100，200mV˙s-1

1)橫坐標E(電位)為圖1中電壓表(電化學工作站)所測，即

E=P(WE)-P(RE)

所有的電位數值都是相對于氫離子的電位值，規定在標準情況下，氫離子的電位為0。當恒電位儀向工作電極提供負的電位時，其電源連接情況如圖1所示，即工作電極與電源的負極相連，作為陰極工作發生還原反應;反之則作為陽極發生氧化反應。

2)縱坐標所示電流為工作電極上通過的電流，電流為正(流出電極表面)則有電子流入電極槲皮素失電子發生氧化反應;電流為負則電子流出電極，槲皮素得電子發生還原反應。各伏安峰的峰電流隨掃速的加快而增大，陰極峰與陽極峰電流之比與掃速關系不大。

3、數據分析

電壓從負到正可以看作是正掃為陽極氧化過程，對應氧化峰;反之為負掃陰極還原過程，對應還原峰。

陰極反應的電流稱為陰極電流，對應還原峰;陽極反應的電流稱為陽極電流，對應氧化峰。一般國內規定陰極電流用正值陽極用負值，國外很多文獻反之。通常，氧化峰位于較正的電位而還原峰位于較負的電位，這是極化作用的結果。

1)還原峰(向上的峰)峰電位越正峰電流越大，越容易還原;氧化峰(向下的峰)峰電位越負，峰電流越大，越容易氧化。

2)判斷電極反應的可逆程度

Ipa=Ipc(Ipa,Ipc正比于V1/2)

φpa-φpc≈60mV(25℃條件下)

3)標準電極電位等于兩個峰電位之和的1/2即Eθ=(Epa+Epc)/2

4)掃描速度：在CV測試中，掃描速度對峰電位沒有影響，但掃速加快有利于增大峰電流強度。

5)峰電位：多圈掃描發生峰電位偏移，反應可逆性差。

6)活化能計算：

電化學方法計算活化能一般使用不同溫度下循環伏安掃描曲線來實現，溫度與活化能的關系為：

Lnj=const-Ea/RT

其中

j——某一電位下的電流密度，等于該點位下的電流除以電極表面積;

R——理想氣體常數，R=8.314;

T——絕對溫度。

7)計算電極面積和擴散系數

其中

n——電子交換數(需由產物分析確定);

A——電極有效面積;

D——反應物的擴散系數;

C——反應物(氧化態)的本體濃度;

v——掃描速度。

當電極有效面積不變時，上式簡化為：

ip=KCV0.5

首先假設是三電極體系，三電極體系一般用于含有液/固界面的體系，或者通俗說含有液體的體系

1.電化學工作站控制的電位到底是個什么電位?

答：他控制的表面上是工作電極相對于參比電極的電位差，本質上是電極和溶液形成的界面的界面電勢差

2.為什么要參比電極?

答：我們知道了工作電極相對于參比電極的電勢差，我們也就間接知道了電極和溶液之間界面的電位差。換言之，只要我們控制了工作電極相對于參比電極的電勢差，我們也就間接控制了電極和溶液之間界面的電勢差。

3.為什么需要對電極?

答：有了參比電極，我們就可以測量/控制工作電極和溶液的界面電勢差。工作電極和參比電極構成電壓回路，儀器工作的時候不斷測量這兩個電極的電勢差，如果大于/小于設定值，儀器就提升/降低對電極的輸出電壓，通過強制增大/減小流過液/固界面的電流而改變界面電勢差，直到測量值等于設定值為止，這個過程完全由硬件在瞬間完成。這就是電化學工作站的原理(恒電流模式也是類似的)。順便說下，剛才提到的對電極會提升或者降低輸出電壓，但他不能無限度地提升/降低，對電極輸出電壓的上下限就是所謂的槽壓。