典型电催化反应的机理.ppt

3、电极催化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，即希望电极对所希望处理的有机物表现出高的反应速率，且有好的选择性。催化电极的功能:既能导电，又能对反应物进行活化，提高电子的转移速率，对电化学反应进行某种促进和选择。因此，良好的电催化电极应该具备下列几项性能：返回（1）良好的导电性，至少与导电材料（例如石墨、银粉）结合后能为电子交换反应提供不引起严重电压降的电子通道，即电极材料的电阻不能太大；（2）高的催化活性，即能够实现所需要的催化反应，抑制不需要或有害的副反应；（3）良好的稳定性，即能够耐受杂质及中间产物的作用而不致较快地被污染（或中毒）而失活，并且在实现催化反应的电势范围内催化表面不至于因电化学反应而过早失去催化活性，此外还包括良好的机械物理性质（表面层不脱落、不溶解）。返回电极材料的性质是决定电极催化特性的关键因素。电极材料的不同可以使反应速度发生数量级的变化。改变电极材料的性质，既可以通过变换电极基体材料来实现，也可以用有电催化性能的涂层对电极表面进行修饰改性而实现。电极涂层的制备工艺条件对其催化性能有很大的影响。4、电催化电极的组成及结构电极材料是实现电催化过程极为重要的支配因素，而电化学反应通常在电极/溶液界面的电极表面上发生，因此，电极表面的性能则成为更重要的因素。返回催化剂之所以能改变电极反应的速率，是由于催化剂与反应物之间存在的某种相互作用改变了反应进行的途径，降低了反应的超电势和活化能。在电催化过程中，催化反应是发生在催化电极/电解液的界面，即反应物分子必须与电催化电极发生相互作用，而相互作用的强弱则主要决定于催化电极表面的结构和组成。而电极对催化剂的要求必须满足：反应表面积要大;有较好的导电能力;吸附选择性强;在使用环境下的长期稳定性;尽量避免气泡的产生;机械性能好;资源丰富且成本低;环境友好。返回在电催化过程中，催化反应是发生在催化电极/电解液的界面，即反应物分子必须与电催化电极发生相互作用，而相互作用的强弱则主要决定于催化电极表面的结构和组成。（1）、表面材料目前已知电催化电极表面材料主要涉及过渡金属及半导体化合物。a、过渡金属：由于过渡金属的原子结构中有空余的d轨道和未成对的d电子，通过含过渡金属的催化剂与反应物分子的电子接触，这些催化剂空余d轨道上将形成各种特征的吸附键达到分子活化的返回目的，从而降低了复杂反应的活化能，达到了电催化目的。而且过渡金属及其一些化合物本身具有较好的催化活性。b、半导体化合物:由于半导体的特殊能带结构，其电极/溶液界面具有一些不同于金属电极的特征性质，由于产物不易被吸附在电极表面，本身电极表面的氧化速率高于一般电极。因此在电催化问题的研究半导体化合物占有特殊重要的位置。返回5、基础电极所谓基础电极，也叫电极基质，是指具有一定强度、能够承载催化层的一类物质。一般采用贵金属电极和碳电极。基础电极无电催化活性，只承担着作为电子载体的功能。高的机械强度、良好的导电性和与电催化组成具有一定的亲和性是对基础电极基本的要求。返回6、载体基础电极与电催化涂层有时亲和力不够，致使电催化涂层易脱落，严重影响电极寿命。所谓电催化电极的载体就是一类起到将催化物质固定在电极表面，且维持一定强度的一类物质，对电极的催化性能也有很大影响。常用的载体多采用聚合物膜和一些无机物膜。载体必须具备良好的导电性及抗电解液腐蚀的性能，其作用可分为两种情况：支持和催化，相应地可以将载体分为两种情况：（1）支持性载体，仅作为一种惰性支撑物，只参与导电过程，对催化过程不做任何返回贡献；（2）催化性载体，载体与负载物存在某种相互作用，这种相互作用的存在修饰了负载物质的电子状态，其结果可能会显著改变负载物质的活性和选择性。7、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。而电极的制备方法直接影响到电极的表面结构。目前电催化电极的主要制备方法有热解喷涂法、浸渍法（或涂刷法）、物理气相沉积法返回（PVD）、化学气相沉积法（CVD）、电沉积法、电化学阳极氧化法，以及溶胶－凝胶法等。为了增大单位体积的有效反应面积，改善传质，用于三维电极的各种新材料相继问世，如碳－气凝胶电极、金属碳复合电极等。总之，无论是提高催化活性还是提高孔积率，改善传质、改进电极表面微观结构都是一个重要手段，因而电极的制备工艺绝对是非常关键的一个环节。返回七、影响电催化氧化技术效率的因素电催化氧化效果是该技术关注的核心问题之一。从文献看，影响处理效果的的