
【化】 square wave voltammetry
【计】 square wave
【化】 voltammetry; voltmeter-ammeter method
方波伏安法(Square Wave Voltammetry,SWV)是一种基于电势脉冲调制的电化学分析方法,通过向电极施加对称方波电压,测量特定时间点的电流响应以检测溶液中的电活性物质浓度。其核心原理结合了阶梯式电位扫描与高频方波叠加技术,能有效抑制背景电流干扰,显著提升检测灵敏度。
该方法的核心参数包括:
峰值电流公式可表示为: $$ I_p = frac{nFAD^{1/2}C}{pi^{1/2}t_p^{1/2}} $$ 其中n为电子转移数,F为法拉第常数,A为电极面积,D为扩散系数,C为浓度,t_p为响应时间窗口。
在药物分析领域,该方法已成功用于测定抗疟疾药物氯喹的检测限达0.1 μM(Anal. Chem. 2020),环境监测中可实现重金属离子Pb²⁺/Cd²⁺的同时检测(J. Electroanal. Chem. 2022)。最新进展显示其与纳米材料修饰电极联用,可将多巴胺检测灵敏度提升3个数量级。
该方法相较于传统循环伏安法具有三大优势:
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)建议的标准化操作规程详见《Electrochemical Methods》第8章(Bard & Faulkner, 2001),中国国家标准GB/T 3914-2018《电化学分析方法通则》包含具体实施规范。
方波伏安法(Square Wave Voltammetry,SWV)是一种高灵敏度的电化学分析技术,属于脉冲伏安法的一种特殊形式。它通过施加阶梯式扫描电压并叠加对称方波脉冲,测量电流响应来分析物质的氧化还原特性。以下是其核心要点:
电压施加方式
在电极(如悬汞电极)上施加阶梯扫描电压,并在每个阶梯上叠加一个对称方波脉冲(振幅通常为10-50 mV)。通过测量方波脉冲末期正、负两个方向的电流差值,消除背景干扰电流。
伏安图解析
电流差值随电位变化形成的伏安图呈对称峰形,峰电位对应物质的氧化还原电位,峰电流与待测物浓度成正比。
高灵敏度
利用差分电流测量法,有效消除电容电流和噪声,检测限可达$10^{-8}$~$10^{-9}$ mol/L。
快速分析
单次扫描仅需数秒至数十秒,适合高通量检测。
多功能性
与传统线性扫描伏安法(LSV)相比,SWV通过差分电流显著提高信噪比;与差分脉冲伏安法(DPV)相比,SWV的扫描速度更快且灵敏度相近。
如需更详细的技术参数或实验案例,中的研究综述。
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