循環(huán)伏安法積分：如何和為什么
循環(huán)伏安法是一種從電化學(xué)反應(yīng)中獲得定性動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)的有用技術(shù)。CV數(shù)據(jù)中會(huì)出現(xiàn)不同的峰：每個(gè)峰對(duì)應(yīng)于特定的電化學(xué)過程，并且峰高與分析物的濃度相關(guān)。
Gamry軟件通過梯形數(shù)值法對(duì)CV掃描進(jìn)行積分，并且始終對(duì)時(shí)間進(jìn)行電流積分。這意味著當(dāng)CV顯示為電壓對(duì)電流曲線時(shí)，“在幕后”軟件依然會(huì)從數(shù)據(jù)文件中提取電流和時(shí)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(jié)果單位始終是庫倫。
為什么積分？
循環(huán)伏安曲線的積分可以提供有關(guān)電化學(xué)反應(yīng)過程中電荷轉(zhuǎn)移數(shù)的直接信息。但是除此之外，積分還可為實(shí)驗(yàn)提供附加值。我們可以看幾個(gè)例子。
硫酸銅溶液
這是在CuSO4酸性溶液中進(jìn)行CV測(cè)試（黑線），同時(shí)進(jìn)行QCM測(cè)試（紅線）。我們可以比較每個(gè)循環(huán)電荷轉(zhuǎn)移對(duì)應(yīng)的移除或增加的Cu的質(zhì)量。
聚合物
該循環(huán)伏安掃描顯示了具有各種電活性位點(diǎn)的聚合物。同時(shí)測(cè)試的QCM，可以確定沉積在電極表面的質(zhì)量。對(duì)正向反應(yīng)和反向反應(yīng)的比較將深入了解反應(yīng)機(jī)理。
超級(jí)電容器
這兒是電容的積分，并且沒有“反應(yīng)”可言。為了正確的測(cè)試超級(jí)電容器的CV，電化學(xué)工作站必須設(shè)置成Surface模式，并不是所有品牌的電化學(xué)工作站都可以這么做。（Gamry可以）。與由法拉第電流和電化學(xué)反應(yīng)引起的較慢1/t2衰減不同，Surface模式可以測(cè)出吸附物質(zhì)的1/t的衰減。詳細(xì)介紹請(qǐng)參考Gamry應(yīng)用報(bào)告“使用數(shù)字階梯伏安法測(cè)試表面相關(guān)電流”。
如何積分
讓我們來看一個(gè)例子。這里我們使用CV測(cè)試酸性溶液中的鐵氰化鐵。
Gamry Echem Analyst™ 軟件可提供兩種方式對(duì)CV進(jìn)行積分。
- 快速積分工具
快速積分工具在CV下拉菜單中，可將數(shù)據(jù)集拆分成“曲線”。快速積分是對(duì)相對(duì)于0電流線的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行積分。同時(shí)，使用“選擇橫坐標(biāo)區(qū)域”工具，也可對(duì)區(qū)域進(jìn)行積分。
以下是對(duì)數(shù)據(jù)使用快速積分的結(jié)果：
此方法可能更適合分析多圈CV數(shù)據(jù)。
2. 積分工具
使用此方法，可以更精確地對(duì)一部分曲線進(jìn)行積分，以及怎樣和如何選取基線。
a. 打開數(shù)據(jù)
b. 激活“繪制手繪線”按鈕
c. 左擊并在圖形上所需起點(diǎn)按住以便放置錨點(diǎn)。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(biāo)按鈕，用鼠標(biāo)將虛線延伸到終點(diǎn)處。
e. 鼠標(biāo)放在線上并右擊，選擇“接受”或“刪除”線：
如果選“接受”，則線會(huì)從虛線變成實(shí)線，并且斜率和截距顯示在底部：
f. 使用“鼠標(biāo)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(huì)對(duì)零電流線進(jìn)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(qū)域基線”：
出現(xiàn)“區(qū)域基線設(shè)置”窗口：
i. 在基線欄，選中希望的基線，并點(diǎn)擊“關(guān)閉”按鈕。積分區(qū)域?qū)?huì)從零電流線移至選中的基線。
j. 也可以對(duì)CV曲線的反向峰進(jìn)行積分。可根據(jù)以下步驟進(jìn)行，畫一條基線，選擇要積分的曲線，將積分區(qū)從零電流線移至基線：a. 也可以對(duì)CV曲線的反向峰進(jìn)行積分。可根據(jù)以下步驟進(jìn)行，畫一條基線，選擇要積分的曲線，將積分區(qū)從零電流線移至基線：
結(jié)論
此篇應(yīng)用報(bào)告介紹了如何用Gamry Echem Analyst™ 分析軟件對(duì)CV數(shù)據(jù)進(jìn)行積分，并且提供了CV可以協(xié)助研究的幾種應(yīng)用。
