Cyclic Voltammetry에서 Epeaka 값과 Baseline 설정 방법 (Cyclic voltammetry, electrochemistry, baseline correction, CV curve analysis, ipa calculation, Nernst case)

질문 요약

ipa 값을 구할 때 baseline이 달라져서 e점에서 접선을 기준으로 값을 구한다고 했는데,, 그림에서는 x(E)축에 수직으로 좌표를 그리셔서 ipa값을 (x,y)축 좌표로 읽으면 안되지 않나요? e점을 접선으로 한다면 x(E) 축이 anode기준일 때 e점에서 접선방향으로 축이 설정되고 나머지 y축 ia값이 거기에 수직이어야 하는거 아닌가요? 그리고 두번째 case에서 Epa값은 왜 baseline고려안하시고 바로 x축에 Epc,Epa를 E축에 수직으로 잡으셨나요? ia값을 e접선에 수직으로 좌표축을 따로 그리면 안되는건가요? 아니면 그 각도만큼 cos or sin 값을 보정해줘서 수직으로 표현한건가요?

답변 요약

1. 첫 번째 질문에 대해, e점에서의 접선을 이용해 ipa 크기를 구하는 것이 맞습니다. 즉, (x, y) 좌표가 아닌 접선과 g점 사이의 거리를 ipa로 설정해야 합니다. 강의자료의 파란색 화살표 끝부분이 접선(점선)에 닿아있도록 그렸으나, 그림이 애매하게 되어 혼란을 드려 죄송합니다. 2. 두 번째 질문에 대해 설명드리면, Nernstian case에서 접선을 사용하는 이유는 CV 실험의 전류가 전기화학 반응 외에도 용액의 저항, 전극의 표면 특성 등에 영향을 받기 때문입니다. 이러한 요인들을 빼주기 위해 접선을 고려합니다. 강의에서 소개한 두 번째 케이스는 이러한 요인들이 없는 이상적인 상황을 가정한 것이며, 이 경우 접선을 고려할 필요가 없습니다. 접선을 고려하면서 ipc=ipa 등의 성질을 설명하기엔 너무 복잡해지기 때문에 이상적인 가정을 통해 설명하였음을 이해해주시면 좋겠습니다. 질문이 매우 날카롭습니다. 공부 항상 화이팅입니다!

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Cyclic Voltammetry에서 Epeak 값과 Baseline 설정 방법

Cyclic Voltammetry(CV)는 전기화학 반응을 분석하는 중요한 기법으로, 반응 메커니즘과 속도를 이해하는 데 유용합니다. 이 글에서는 CV에서 E_peak 값과 Baseline 설정 방법에 대해 자세히 설명하고, 특히 ipa 값을 어떻게 구하는지, 그리고 e점에서 접선을 기준으로 값을 읽는 방법에 대해 논의하겠습니다.

1. Cyclic Voltammetry란?

Cyclic Voltammetry(CV)는 전기화학 반응을 분석하는 데 사용되는 기법 중 하나로, 전압을 일정한 속도로 선형적으로 변화시키면서 전류를 측정합니다. 이 방법은 반응 메커니즘, 전자 전이 반응의 속도, 그리고 물질의 확산 계수를 분석하는 데 유용합니다. CV의 결과는 일반적으로 전압(E) 대 전류(i) 그래프로 표현되며, 이를 통해 전기화학적 특성을 분석할 수 있습니다.

2. E_peak 값과 Baseline 설정

Cyclic Voltammetry에서 중요한 파라미터 중 하나는 E_peak 값입니다. E_peak 값은 산화 또는 환원 피크가 나타나는 전위를 의미합니다. 이를 통해 분석하고자 하는 물질의 산화환원 특성을 파악할 수 있습니다. 그러나 E_peak 값을 정확하게 구하기 위해서는 Baseline 설정이 중요합니다.

Baseline 설정은 측정된 전류에서 비특이적 신호를 제거하여 순수한 전기화학 반응에 의한 전류를 얻는 과정입니다. Baseline을 올바르게 설정하지 않으면 E_peak 값이 왜곡될 수 있습니다.

3. ipa 값 구하는 방법

Cyclic Voltammetry에서 ipa 값(산화 피크 전류)을 구하는 방법은 다음과 같습니다. ipa 값은 산화 피크에서의 전류를 의미합니다. 이를 구하기 위해서는 e점에서 접선을 기준으로 설정합니다.

1. 먼저, e점에서의 전위를 확인합니다.
2. e점에서 접선을 그립니다. 이 접선은 비특이적 신호를 제거하는 기준선 역할을 합니다.
3. 접선과 피크 전류 사이의 거리를 ipa 값으로 설정합니다. 이는 단순히 (x, y) 좌표로 읽는 것이 아니라, 접선과 피크 전류 사이의 수직 거리로 설정해야 합니다.

4. Nernstian Case에서의 E_pa 값

Nernstian Case에서는 전기화학 반응 외에도 용액의 저항, 전극의 표면 특성 등이 영향을 미칩니다. 이러한 요인들을 고려하기 위해 접선을 사용합니다. 이상적인 상황에서는 이러한 요인들이 없다고 가정하기 때문에 접선을 고려할 필요가 없습니다.

즉, 이상적인 상황에서는 E_pa 값을 직접 x축에 수직으로 설정할 수 있습니다. 이는 복잡한 요인들을 제거한 단순화된 설명을 위해 사용됩니다.

5. 결론

Cyclic Voltammetry에서 E_peak 값과 Baseline 설정은 매우 중요합니다. ipa 값을 구할 때는 e점에서 접선을 기준으로 설정해야 하며, 이를 통해 정확한 전류 값을 얻을 수 있습니다. Nernstian Case에서는 접선을 고려할 필요가 없지만, 실제 실험에서는 다양한 요인들을 고려해야 한다는 점을 잊지 마세요.

이상적인 상황을 가정한 설명이 CV 실험의 기본 원리를 이해하는 데 도움이 되길 바랍니다. 공부에 도움이 되길 바라며, 항상 화이팅입니다!

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