实验 87 阳极溶出伏安法测定溶液中的金属铜离子的含量

实验87 阳极溶出伏安法测定溶液中的金属铜离子的含量 • 87.1 实验目的 • （1）掌握溶出伏安法的电化学原理和技术。 • （2）掌握滴涂法用碳纳米管修饰玻碳电极。 • （3）掌握利用溶出伏安法测定溶液中的金属离子（如Cu2+）。

87.2 实验原理 溶出伏安法是一种灵敏度很高、用于痕量组分的电化学分析法。如果把电极的电位固定在还原电位E处，Cu就在电极上被还原沉积在电极表面。电解一段时间以后，电极表面的Cu达到一定程度，电极的电位从还原电位E向正向扫描，就得到Cu的氧化电流。这时的电极反应为：对Cu2+离子的响应过程可以分为3步：富集： Cu2++ 电极surface → 〔Cu2+－电极〕surface Cu2+电沉积还原：〔Cu2+－电极〕surface＋ 2e- → 〔Cu0－电极〕surface 阳极溶出：〔Cu0 –电极〕surface → Cu2+（solution）＋ 2e-＋电极surface 金属铜从电极中“溶出”,重新氧化为Cu2+，回到溶液中。

可用阳极和阴极溶出伏安法测定的元素有40种左右，能用溶出伏安法测定的元素(蓝色部分)可用阳极和阴极溶出伏安法测定的元素有40种左右，能用溶出伏安法测定的元素(蓝色部分)

87.3 实验步骤 (1) 玻碳电极的修饰玻碳电极在使用前，表面需要打磨更新；先分别用粒径1000nm的α-Al2O3和粒径50nm的γ-Al2O3的氧化铝浆仔细打磨5～10 min，打磨完毕用超纯水、无水乙醇分别超声清洁5 min，再用吹风机风干。使用5 L的微量注射器抽取含1 mg·mL-1碳纳米管的0.1% Nafion乙醇溶液滴涂在玻碳电极表面，让电极在红外灯下烘干（烘干过程中，可轻弹电极柱，可使碳纳米管在电极表面平展均匀）。

(2) 实验操作 将修饰好的玻碳电极置于一定pH 1.98的B-R缓冲溶液中，电极测定Cu2+（10-7 mol·L-1，2×10-7 mol·L-1 ，6×10-7 mol·L-1，1.2×10-6 mol·L-1，1.8×10-6 mol·L-1，未知浓度），在B-R三酸缓冲溶液（pH 1.98）电解质条件中，控制电位在-0.80 V，搅拌富集还原100 s，记录-0.60～0.40 V间的阳极溶出伏安曲线。

线性扫描溶出伏安方法的选择和参数设置如图所示线性扫描溶出伏安方法的选择和参数设置如图所示

不同浓度Cu2+的线性扫描溶出伏安曲线叠加示意图不同浓度Cu2+的线性扫描溶出伏安曲线叠加示意图

找峰读取峰电流

点击“标准曲线法”的菜单，软件弹出如下的数据处理界面，并将峰电流ip与相对应Cu2+ 浓度填入空框中，并点击，自动形成线性曲线，并可求出未知Cu2+浓度，并相应做出线性关系式

87.4 注意事项 • (1)清洗电位和清洗时间要确保电极表面在整个实验中，电极表面状态一致。 • (2)在整个实验中，溶液搅拌状态尽量保持一致。

87.5 问题讨论 （1）如何选择沉积电位和沉积时间？（2）清洗电位和清洗时间的选择是否会影响实验准确性？

87.6 参考答案 • （1）如何选择沉积电位和沉积时间？ • 答：根据所要测定的金属离子种类和它的浓度来选择沉积电位和沉积时间。

（2）清洗电位和清洗时间的选择是否会影响实验准确性？ • 答：清洗电位和清洗时间的选择会影响实验准确性，在整个实验中，选择清洗电位和清洗时间确保电极表面状态一致。

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