电催化原理及应用.ppt

1、a，1，电催化的原理和应用，化学13-1高龙飞，a，2，2 .电化学催化的原理，3 .电催化的特点，1 .引言，4 .电催化电极5 .影响电催化的因素，6 .电催化的前景，a，3，许多化学反应在热力学上是可能的，但反应速度太小为了使这样的反应具有使用价值，需要导入催化反应和催化剂，降低全反应的激活能，提高反应速度。 -化学催化剂诞生了。a，4、常规催化作用的反应历程、a，5、参与光合作用的酶催化剂催化作用、酶催化剂催化作用的工艺、a，6，1 .反应历程：降低反应激活能。 2 .催化剂的参与是必要的。 3 .催化剂在不影响化学平衡作用的情况下改变化学反应速率。 4 .本质上是化学作用。 5 .反

2、应前后催化剂的量和质量不变。 6 .正常催化剂的关键是催化剂。 a、7、电催化剂的定义是促进或抑制电极表面或液相中的物质因电场而在电极上发生的电子转移反应，电极表面或溶液中的物质本身不发生变化的化学作用。 为了促进电极反应，选定适当的电极材料。 由于选择的电极材料在通电中有催化作用，即使改变电极反应速度和反应方向，其本身也不会发生质量变化。 与a、8、通常的催化化学相比，1 .在通常的化学催化剂中，反应物和催化剂的电子转移在有限的区域进行，因此在反应中不能从外部电路导入电子，也不能从反应体系导出电子。 电极催化反应中有纯电子的转移，电极作为反应的催化剂是反应的场所，也是电子的供给场所。 2 .

3、通常的化学催化剂电子的转移催化剂不能从外部控制，但电催化剂可以利用外部电路控制电流，控制反应。 电催化的特点，a、9，电催化作用既复盖了电极反应，又复盖了催化作用，电催化必须对云同步具有这两个功能：导电和能较自由地传递电子； 可以有效地催化活化基质。 电导性的材料并非都具有基质的激活作用，反之亦然。 指与a、1.0、电催化电极、电极-电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体，是电子储藏器，实现电能的输入或输出，是发生电化学反应的场所。 电催化电极-首先是电子导体，其次是具有催化功能。 在电化学反应中加以某种促进和选择。 a、1.1、催化剂电极的组成和结构，1 .基础电极也称为电极沉积基质，是指

4、具有一定强度，能承载催化剂层的物质。 一般使用贵金属电极和碳素电极。 基础电极没有电催化活性，只承担作为电子载体的功能。 高机械强度、良好的导电性和与电催化组成的亲和性是对基础电极的基本要求。 已知a、1.2、2 .表面材料目前电催化电极的表面材料主要与过渡金属和半导体化合物有关。 这些个的共同作用是降低复杂反应的激活能，达到电催化的目的。 半导体的特殊能带结构，由于生成物不易吸附在电极表面，所以氧化速度比一般电极高。 电极对催化材料的要求是反应表面积大，具有优良的电导性；吸附选择性强； 极力避免在使用环境下产生长期稳定性气泡机械性能好资源丰富，对成本低的环境友好。 a、1.3、3 .载体的基

5、础电极与电催化涂层的亲和力有时不一盏茶，电催化涂层容易剥落，对电极寿命影响很大。 电催化剂电极的载体是将催化剂物质固定在电极表面，维持一定强度的物质的一种。 4 .电极表面结构电催化电极的表面微观结构和状态也是影响电催化性能的重要因素之一。 电极的制造方法直接影响电极的表面结构。无论是提高催化活性还是提高孔隙率，改善传质、改善电极表面的微观结构都是重要手段，因此电极的制造工艺是极其重要的一环。 a、1.4、a、1.5、催化剂电极的材料，1 .金属电极金属电极是指以金属为电极反应界面的露出。 关于电极，除了碱金属和碱土类金属以外，很多金属作为电化学电极有很多研究报告，特别是氢电极反应有报道。 2

6、 .碳素电极3 .金属氧化物电极导电性金属氧化物电极具有重要的电催化特性，这样的电极多为半导体材料，实际上关于这种材料性质的研究是在半导体材料的基础上建立的。 a、1.6、4 .非金属化合物电极通常所谓非金属电极是指硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、氯化物等。 如果使用非金属材料作为电极材料，则这种材料的特殊的物理性质，例如高熔点、高硬度、高耐磨损性、良好的腐食性、金属那样的性质等是最大的优点。 a、1.7、催化电极的特性，电极在电化学处理技术中处于“心脏”的地位，电催化特性是电化学处理技术用电极的核心内容。 我们希望电极对处理的有机物显示出高反应速度，具有选择性。 催化电极的功能：激活电导和反

7、应物，提高电子迁移速度，对电化学反应进行某些促进和选择。 因此，良好的电催化电极必须具备以下性能： a、1.8、1 .良好的导电性，至少在与导电材料(例如黑金属铅、银粉)结合后，可以提供电子交换反应不会发生严重的电压降的电子通路，即电极材料的电阻为不大点2 .可以实现高催化活性，即需要的催化反应， 可以抑制不需要或有害的副反应3 .良好的稳定性，即承受杂质和中间产物的作用，可以快速污染或中毒失活，并且在实现催化反应的电位范围内，催化剂表面不会因电化学反应而快速失去催化活性。 另外，包括良好的机械物性，表面层不会脱落或溶解。 影响a、1.9、电催化的因素、影响处理效果的因素可分为四个方面：电极材

8、料、电解质溶液、废水的理化性质和工艺因素(电化学反应器的结构电流密度、通电量等)。 其中电极材料是近年来研究的重点。 a、2.0、1、电极材料在电解法处理有机废水过程中，电极不仅能通过电流，而且对有机物的氧化分解起催化作用，电极材料的选择好坏直接影响有机物分解效率的高低。 电解过程主要是通过阳极反应分解有机物，电位越高有机物的去除效果越显着。 但是，电位过高会受到阳极材质的腐蚀和多种副反应的制约，主要竞争副反应的是阳极氧的析出，因此催化电极应该具有高氧析出超电位。a、2.1、2 .电解质溶液的电解质溶液对有机物的电化学催化氧化的影响主要体现在两个方面：(1)电解质溶液的浓度(2)电解质的种类. 3 .废水的理化性质对同一电极不同的有机物显示出不同的电催化氧化效率。 废水系统的pH值等因素也常常影响电极的电氧化效率。 4、工艺要素需要尽可能设计，时空效率高，能耗低的电化学反应器。a、2.2、前景、电催化电极不仅具有优良的节能、消耗作用，在电化学水处理技术中起着极其重要的作用，特别是由于电化学水处理技术对有机物具有特殊的降解能力，因而被水处理界所期待，应用前景十分广阔，在环境保护中占有重要的位置。 目前，新的电极材料