循環伏安法積分：如何和為什么

循環伏安法是一種從電化學反應中獲得定性動力學數據的有用技術。CV數據中會出現不同的峰：每個峰對應于特定的電化學過程，并且峰高與分析物的濃度相關。

Gamry軟件通過梯形數值法對CV掃描進行積分，并且始終對時間進行電流積分。這意味著當CV顯示為電壓對電流曲線時，“在幕后”軟件依然會從數據文件中提取電流和時間列。因此，無論屏幕上繪圖上顯示的單位如何，從積分生成的結果單位始終是庫倫。

為什么積分？

循環伏安曲線的積分可以提供有關電化學反應過程中電荷轉移數的直接信息。但是除此之外，積分還可為實驗提供附加值。我們可以看幾個例子。

硫酸銅溶液

這是在CuSO4酸性溶液中進行CV測試（黑線），同時進行QCM測試（紅線）。我們可以比較每個循環電荷轉移對應的移除或增加的Cu的質量。

聚合物

該循環伏安掃描顯示了具有各種電活性位點的聚合物。同時測試的QCM，可以確定沉積在電極表面的質量。對正向反應和反向反應的比較將深入了解反應機理。

超級電容器

這兒是電容的積分，并且沒有“反應”可言。為了正確的測試超級電容器的CV，電化學工作站必須設置成Surface模式，并不是所有品牌的電化學工作站都可以這么做。（Gamry可以）。與由法拉第電流和電化學反應引起的較慢1/t²衰減不同，Surface模式可以測出吸附物質的1/t的衰減。詳細介紹請參考Gamry應用報告“使用數字階梯伏安法測試表面相關電流”。

如何積分

讓我們來看一個例子。這里我們使用CV測試酸性溶液中的鐵氰化鐵。

Gamry Echem Analyst™ 軟件可提供兩種方式對CV進行積分。

1. 快速積分工具
   快速積分工具在CV下拉菜單中，可將數據集拆分成“曲線”。快速積分是對相對于0電流線的整個區域進行積分。同時，使用“選擇橫坐標區域”工具，也可對區域進行積分。

以下是對數據使用快速積分的結果：

此方法可能更適合分析多圈CV數據。

2. 積分工具

使用此方法，可以更精確地對一部分曲線進行積分，以及怎樣和如何選取基線。

a. 打開數據

b. 激活“繪制手繪線”按鈕

c. 左擊并在圖形上所需起點按住以便放置錨點。該線是峰之前背景電流的外推。不要過多或過少包含法拉第過程。

d. 按住鼠標按鈕，用鼠標將虛線延伸到終點處。

e.  鼠標放在線上并右擊，選擇“接受”或“刪除”線：

如果選“接受”，則線會從虛線變成實線，并且斜率和截距顯示在底部：

f.  使用“鼠標選擇部分曲線”按鈕，選擇要積分的曲線部分：

g.  在CV下拉菜單中，選擇“積分”

這樣選中的曲線會對零電流線進行積分。

h.  如果要將基線換成之前手繪的線，在CV下拉菜單中選擇“區域基線”：

出現“區域基線設置”窗口：

i.  在基線欄，選中希望的基線，并點擊“關閉”按鈕。積分區域將會從零電流線移至選中的基線。

j.  也可以對CV曲線的反向峰進行積分。可根據以下步驟進行，畫一條基線，選擇要積分的曲線，將積分區從零電流線移至基線：a.   也可以對CV曲線的反向峰進行積分。可根據以下步驟進行，畫一條基線，選擇要積分的曲線，將積分區從零電流線移至基線：

結論

此篇應用報告介紹了如何用Gamry Echem Analyst™ 分析軟件對CV數據進行積分，并且提供了CV可以協助研究的幾種應用。