1、a，1，電催化的原理和應(yīng)用，化學(xué)13-1高龍飛，a，2，2 .電化學(xué)催化的原理，3 .電催化的特點(diǎn)，1 .引言，4 .電催化電極5 .影響電催化的因素，6 .電催化的前景，a，3，許多化學(xué)反應(yīng)在熱力學(xué)上是可能的，但反應(yīng)速度太小為了使這樣的反應(yīng)具有使用價(jià)值，需要導(dǎo)入催化反應(yīng)和催化劑，降低全反應(yīng)的激活能，提高反應(yīng)速度。 -化學(xué)催化劑誕生了。a，4、常規(guī)催化作用的反應(yīng)歷程、a，5、參與光合作用的酶催化劑催化作用、酶催化劑催化作用的工藝、a，6，1 .反應(yīng)歷程：降低反應(yīng)激活能。 2 .催化劑的參與是必要的。 3 .催化劑在不影響化學(xué)平衡作用的情況下改變化學(xué)反應(yīng)速率。 4 .本質(zhì)上是化學(xué)作用。 5 .反

2、應(yīng)前后催化劑的量和質(zhì)量不變。 6 .正常催化劑的關(guān)鍵是催化劑。 a、7、電催化劑的定義是促進(jìn)或抑制電極表面或液相中的物質(zhì)因電場(chǎng)而在電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，電極表面或溶液中的物質(zhì)本身不發(fā)生變化的化學(xué)作用。 為了促進(jìn)電極反應(yīng)，選定適當(dāng)?shù)碾姌O材料。 由于選擇的電極材料在通電中有催化作用，即使改變電極反應(yīng)速度和反應(yīng)方向，其本身也不會(huì)發(fā)生質(zhì)量變化。 與a、8、通常的催化化學(xué)相比，1 .在通常的化學(xué)催化劑中，反應(yīng)物和催化劑的電子轉(zhuǎn)移在有限的區(qū)域進(jìn)行，因此在反應(yīng)中不能從外部電路導(dǎo)入電子，也不能從反應(yīng)體系導(dǎo)出電子。 電極催化反應(yīng)中有純電子的轉(zhuǎn)移，電極作為反應(yīng)的催化劑是反應(yīng)的場(chǎng)所，也是電子的供給場(chǎng)所。 2 .

3、通常的化學(xué)催化劑電子的轉(zhuǎn)移催化劑不能從外部控制，但電催化劑可以利用外部電路控制電流，控制反應(yīng)。 電催化的特點(diǎn)，a、9，電催化作用既復(fù)蓋了電極反應(yīng)，又復(fù)蓋了催化作用，電催化必須對(duì)云同步具有這兩個(gè)功能：導(dǎo)電和能較自由地傳遞電子； 可以有效地催化活化基質(zhì)。 電導(dǎo)性的材料并非都具有基質(zhì)的激活作用，反之亦然。 指與a、1.0、電催化電極、電極-電解質(zhì)溶液或電解質(zhì)接觸的電子導(dǎo)體或半導(dǎo)體，是電子儲(chǔ)藏器，實(shí)現(xiàn)電能的輸入或輸出，是發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的場(chǎng)所。 電催化電極-首先是電子導(dǎo)體，其次是具有催化功能。 在電化學(xué)反應(yīng)中加以某種促進(jìn)和選擇。 a、1.1、催化劑電極的組成和結(jié)構(gòu)，1 .基礎(chǔ)電極也稱(chēng)為電極沉積基質(zhì)，是指

4、具有一定強(qiáng)度，能承載催化劑層的物質(zhì)。 一般使用貴金屬電極和碳素電極。 基礎(chǔ)電極沒(méi)有電催化活性，只承擔(dān)作為電子載體的功能。 高機(jī)械強(qiáng)度、良好的導(dǎo)電性和與電催化組成的親和性是對(duì)基礎(chǔ)電極的基本要求。 已知a、1.2、2 .表面材料目前電催化電極的表面材料主要與過(guò)渡金屬和半導(dǎo)體化合物有關(guān)。 這些個(gè)的共同作用是降低復(fù)雜反應(yīng)的激活能，達(dá)到電催化的目的。 半導(dǎo)體的特殊能帶結(jié)構(gòu)，由于生成物不易吸附在電極表面，所以氧化速度比一般電極高。 電極對(duì)催化材料的要求是反應(yīng)表面積大，具有優(yōu)良的電導(dǎo)性；吸附選擇性強(qiáng)； 極力避免在使用環(huán)境下產(chǎn)生長(zhǎng)期穩(wěn)定性氣泡機(jī)械性能好資源豐富，對(duì)成本低的環(huán)境友好。 a、1.3、3 .載體的基

5、礎(chǔ)電極與電催化涂層的親和力有時(shí)不一盞茶，電催化涂層容易剝落，對(duì)電極壽命影響很大。 電催化劑電極的載體是將催化劑物質(zhì)固定在電極表面，維持一定強(qiáng)度的物質(zhì)的一種。 4 .電極表面結(jié)構(gòu)電催化電極的表面微觀結(jié)構(gòu)和狀態(tài)也是影響電催化性能的重要因素之一。 電極的制造方法直接影響電極的表面結(jié)構(gòu)。無(wú)論是提高催化活性還是提高孔隙率，改善傳質(zhì)、改善電極表面的微觀結(jié)構(gòu)都是重要手段，因此電極的制造工藝是極其重要的一環(huán)。 a、1.4、a、1.5、催化劑電極的材料，1 .金屬電極金屬電極是指以金屬為電極反應(yīng)界面的露出。 關(guān)于電極，除了堿金屬和堿土類(lèi)金屬以外，很多金屬作為電化學(xué)電極有很多研究報(bào)告，特別是氫電極反應(yīng)有報(bào)道。 2

6、 .碳素電極3 .金屬氧化物電極導(dǎo)電性金屬氧化物電極具有重要的電催化特性，這樣的電極多為半導(dǎo)體材料，實(shí)際上關(guān)于這種材料性質(zhì)的研究是在半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)上建立的。 a、1.6、4 .非金屬化合物電極通常所謂非金屬電極是指硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、氯化物等。 如果使用非金屬材料作為電極材料，則這種材料的特殊的物理性質(zhì)，例如高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨損性、良好的腐食性、金屬那樣的性質(zhì)等是最大的優(yōu)點(diǎn)。 a、1.7、催化電極的特性，電極在電化學(xué)處理技術(shù)中處于“心臟”的地位，電催化特性是電化學(xué)處理技術(shù)用電極的核心內(nèi)容。 我們希望電極對(duì)處理的有機(jī)物顯示出高反應(yīng)速度，具有選擇性。 催化電極的功能：激活電導(dǎo)和反

7、應(yīng)物，提高電子遷移速度，對(duì)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行某些促進(jìn)和選擇。 因此，良好的電催化電極必須具備以下性能： a、1.8、1 .良好的導(dǎo)電性，至少在與導(dǎo)電材料(例如黑金屬鉛、銀粉)結(jié)合后，可以提供電子交換反應(yīng)不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電壓降的電子通路，即電極材料的電阻為不大點(diǎn)2 .可以實(shí)現(xiàn)高催化活性，即需要的催化反應(yīng)， 可以抑制不需要或有害的副反應(yīng)3 .良好的穩(wěn)定性，即承受雜質(zhì)和中間產(chǎn)物的作用，可以快速污染或中毒失活，并且在實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)的電位范圍內(nèi)，催化劑表面不會(huì)因電化學(xué)反應(yīng)而快速失去催化活性。 另外，包括良好的機(jī)械物性，表面層不會(huì)脫落或溶解。 影響a、1.9、電催化的因素、影響處理效果的因素可分為四個(gè)方面：電極材

8、料、電解質(zhì)溶液、廢水的理化性質(zhì)和工藝因素(電化學(xué)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)電流密度、通電量等)。 其中電極材料是近年來(lái)研究的重點(diǎn)。 a、2.0、1、電極材料在電解法處理有機(jī)廢水過(guò)程中，電極不僅能通過(guò)電流，而且對(duì)有機(jī)物的氧化分解起催化作用，電極材料的選擇好壞直接影響有機(jī)物分解效率的高低。 電解過(guò)程主要是通過(guò)陽(yáng)極反應(yīng)分解有機(jī)物，電位越高有機(jī)物的去除效果越顯著。 但是，電位過(guò)高會(huì)受到陽(yáng)極材質(zhì)的腐蝕和多種副反應(yīng)的制約，主要競(jìng)爭(zhēng)副反應(yīng)的是陽(yáng)極氧的析出，因此催化電極應(yīng)該具有高氧析出超電位。a、2.1、2 .電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)溶液對(duì)有機(jī)物的電化學(xué)催化氧化的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：(1)電解質(zhì)溶液的濃度(2)電解質(zhì)的種類(lèi). 3 .廢水的理化性質(zhì)對(duì)同一電極不同的有機(jī)物顯示出不同的電催化氧化效率。 廢水系統(tǒng)的pH值等因素也常常影響電極的電氧化效率。 4、工藝要素需要盡可能設(shè)計(jì)，時(shí)空效率高，能耗低的電化學(xué)反應(yīng)器。a、2.2、前景、電催化電極不僅具有優(yōu)良的節(jié)能、消耗作用，在電化學(xué)水處理技術(shù)中起著極其重要的作用，特別是由于電化學(xué)水處理技術(shù)對(duì)有機(jī)物具有特殊的降解能力，因而被水處理界所期待，應(yīng)用前景十分廣闊，在環(huán)境保護(hù)中占有重要的位置。 目前，新的電極材料