
【化】 square wave voltammetry
【計】 square wave
【化】 voltammetry; voltmeter-ammeter method
方波伏安法(Square Wave Voltammetry,SWV)是一種基于電勢脈沖調制的電化學分析方法,通過向電極施加對稱方波電壓,測量特定時間點的電流響應以檢測溶液中的電活性物質濃度。其核心原理結合了階梯式電位掃描與高頻方波疊加技術,能有效抑制背景電流幹擾,顯著提升檢測靈敏度。
該方法的核心參數包括:
峰值電流公式可表示為: $$ I_p = frac{nFAD^{1/2}C}{pi^{1/2}t_p^{1/2}} $$ 其中n為電子轉移數,F為法拉第常數,A為電極面積,D為擴散系數,C為濃度,t_p為響應時間窗口。
在藥物分析領域,該方法已成功用于測定抗瘧疾藥物氯喹的檢測限達0.1 μM(Anal. Chem. 2020),環境監測中可實現重金屬離子Pb²⁺/Cd²⁺的同時檢測(J. Electroanal. Chem. 2022)。最新進展顯示其與納米材料修飾電極聯用,可将多巴胺檢測靈敏度提升3個數量級。
該方法相較于傳統循環伏安法具有三大優勢:
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)建議的标準化操作規程詳見《Electrochemical Methods》第8章(Bard & Faulkner, 2001),中國國家标準GB/T 3914-2018《電化學分析方法通則》包含具體實施規範。
方波伏安法(Square Wave Voltammetry,SWV)是一種高靈敏度的電化學分析技術,屬于脈沖伏安法的一種特殊形式。它通過施加階梯式掃描電壓并疊加對稱方波脈沖,測量電流響應來分析物質的氧化還原特性。以下是其核心要點:
電壓施加方式
在電極(如懸汞電極)上施加階梯掃描電壓,并在每個階梯上疊加一個對稱方波脈沖(振幅通常為10-50 mV)。通過測量方波脈沖末期正、負兩個方向的電流差值,消除背景幹擾電流。
伏安圖解析
電流差值隨電位變化形成的伏安圖呈對稱峰形,峰電位對應物質的氧化還原電位,峰電流與待測物濃度成正比。
高靈敏度
利用差分電流測量法,有效消除電容電流和噪聲,檢測限可達$10^{-8}$~$10^{-9}$ mol/L。
快速分析
單次掃描僅需數秒至數十秒,適合高通量檢測。
多功能性
與傳統線性掃描伏安法(LSV)相比,SWV通過差分電流顯著提高信噪比;與差分脈沖伏安法(DPV)相比,SWV的掃描速度更快且靈敏度相近。
如需更詳細的技術參數或實驗案例,中的研究綜述。
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