1 电势扫描方法（变动电势法）

电势扫描方法是一种通过改变施加到工作电极上的电势来测量电极反应电流随时间变化的技术。这种方法可以是单向的，称为线性扫描电势法（Linear Sweep Voltametry, LSV），也可以是双向的，即循环伏安法。

循环伏安法的特点

在循环伏安法中，电位从初始值开始，以一定的扫描速率线性增加至设定的最终电位，然后反向扫描回到初始电位，形成一个完整的循环（图1左侧图）。循环伏安电压电流响应曲线则如图1右侧所示。这个过程可以重复多次，以获得关于电化学反应的详细信息。

图1 循环伏安电压电流响应曲线

循环伏安图通常包括以下几个关键特征：

• 峰值电流：表示在特定电位下氧化还原反应的速率，峰值的大小与反应速率和分析物的浓度有关。

• 峰电位：氧化峰和还原峰的电位，可以用来识别特定的氧化还原反应。

• 电流峰的分离：如果两个峰相隔较远，表明两个反应的动力学性质不同，有助于区分不同的氧化还原过程。

• 循环次数：电位从起始电位开始，经过设定的电位范围，再返回到起始电位这一完整过程的次数。循环次数对于获得电化学反应的详细信息和理解反应的动力学特性至关重要。

三电极体系

在循环伏安法中，通常使用三电极体系，包括工作电极、对电极和参比电极。工作电极是发生电化学反应的电极，对电极用于完成电路，而参比电极提供稳定的电势参考。恒电位仪控制工作电极的电势，并测量工作电极和对电极之间流过的电流。

当工作电极表面上发生氧化反应时，反应物分子失去的电子通过外部电路从工作电极流向对电极，即电流的流动方向是从对电极流向工作电极。

电流的方向

在三电极体系中，电流的方向是由工作电极的电化学反应性质决定的。在氧化反应中，电流从对电极流向工作电极；在还原反应中，电流则从工作电极流向对电极。

通过循环伏安法，我们可以绘制出电流-电势（i-E）的曲线图，从而分析和理解电化学反应的特性。这种技术在电化学研究中具有广泛的应用，包括电池材料的开发、腐蚀研究和环境监测等。