آنالیز ولتامتری چرخه ای CV

آنالیز ولتامتری چرخه ای CV

آنالیز ولتامتری چرخه ای (CV) یکی از روش های تحلیلی مرسوم در سیستم های الکتروشیمی است که امروزه کاربردهای بسیار گسترده ای به خصوص در سنسورها و محیط زیست پیدا کرده است. در این فرآیند، اختلاف پتانسیل بین یک الکترود مرجع و یک الکترود که به عنوان الکترود کار (WE) شناخته می شود و در حقیقت الکترود نمونه ما است، با گذشت زمان خوانده می شود. این الکترود معمولا جامد است. در محلول الکترولیت نیز ماده نمونه مورد نظر که می خواهیم کاهش و اکسایش یابد حل شده است. شکل موجی شکل نمودار ولتاموگرام نام دارد. در این روش نمودار جریان بر حسب پتانسیل مورد بررسی قرار می گیرد.

ولتامتری یا خطی است یا چرخه ای. در این سیستم ها جریان با سرعت پویش مشخصی برنامه ریزی می شود. در حالت خطی یا اصطلاحا LSV پتانسیل الکترود از یک پتانسیل مشخص آغاز و تا یک پتانسیل مشخص ادامه پیدا می کند. در حالت ولتامتری چرخه ای، پتانسیل هنگامی که به پتانسیل نهایی خود رسید، جهت پتانسیل معکوس می شود تا به میزان پتانسیل اولیه برسد. این فرآیند به صورت سیکلی ممکن است ادامه پیدا کند. در مواقعی احتمال دارد در پتانسل دیگری مجددا شروع شود. نقطه ای که پتانسیل تغییر مسیر می دهد را پتانسیل سوئیچ می گویند. سرعت پویش معمولا بین سیکل ها ثابت است. نمونه ای از خروجی آنالیز ولتامتری چرخه ای (CV) در شکل زیر نشان داده شده است.

دلیل به کار بردن عبارت چرخه ای، حلقه بسته شده نمودار های ولتامتری چرخه ای است. اگر فٰرآیندها از لحلظ ترمودینامیکی برگشت پذیر باشند، پیک های تشکیل شده دارای اندازه و شکل مشابهی با هم هستند. میزان جریان با غلظت آنچه که ما در حال خواندن اکسایش و کاهش آن هستیم ارتباط دارد. پس اگر جریان رفت و برگشت یکی بود تقریبا به آن معنا است که در پایان سیکل ماده احیا شده است. اگر هنگامی که در سیکل برگشت، پتانسیل به حالت پتانسیل اولیه رسید و مقدار کم جریان هنوز وجود داشت، نشان از آن است که بخشی از ماده مورد نظر کماکان کاهیده نشده است. با منفی تر کردن پتانسیل جریان به صفر می رسد. الکترود جامد در این روش عموما از یک رسانا مانند کربن یا طلا و یا پلاتین تشکیل شده است. الکترولیت باید بی اثر باشد و محلول باید اکسیژن زدایی شده باشد.