第四章电催化与电催化电极 PPT幻灯片.ppt

文档介绍：第四章电催化与电催化电极
§ 电催化与催化基理
§ 化学修饰电极
§ 形稳阳极
§ 铝熔盐电解催化电极研究
§ 其他催化电极
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一、概述
二、电催化的类型与原理
1、电化学催化的定义
整个电极反应中既不产生也不会消耗的物质,对电极反应的加速作用称为电化学催化。
能催化电极反应的或者说对电极反应起加速作用的物质称为电催化剂。
一、概述
§
2、电催化的本质:
通过改变电极表面修饰物(或表面状态)或溶液相中的修饰物,大范围的改变反应的电极电势与反应速率,使电极除具有电子传递功能外,还能促进和选择电化学反应.
3、电催化反应的共性
反应过程包含两个以上的连续步骤,且在电极表面生成化学吸附中间产物。许多由离子生成分子或使分子降解的电极反应都属于此类反应。分成两类:
(1)离子或分子通过电子传递步骤在电极表面上产生吸附中间物,经过电化学脱附步骤或化学步骤生成稳定的分子。
如酸性溶液中的氢析反应:
H3O+ + M + e (M-H) + H2O (电子传递)
(M-H) + H3O+ + e H2+M+H2O(电化学吸附)
2(M-H) H2+2M (表面复合)
(2)反应物在电极上进行解离式或缔合式化学吸附,随后中间物或吸附反应物进行电子传递或表面化学反应。如甲醛的电化学氧化:
HCOOH+2MM-H+(M-COOH) (解离)
(M-H) M + H+ + e (电子传递)
(M-COOH) M+CO2+ H++e (电子传递)
二、电催化的特征
:受电极电位的影响
其他影响因素:温度、浓度、压力
表现在:
化学吸附中间物的生成速度和表面覆盖度,与电极电位有关。
金属电极表面电荷密度变化,从而电极表面可调变的Lewis酸-碱特征
影响电极/溶液界面上离子的吸附和溶剂的取向
吸附中间物常借助电子传递或其他化学吸附物进行脱附的速度
三、电催化剂应具备的条件
电极结构必须具有物理稳定性和电化学稳定性。
导电率高,具有电子导电性。
电催化活性优良
对反应具有高选择性,不易中毒失效。
成本低廉、易得、具有安全性。
某些电极材料可在电极反应前或电极反应中活化,提高反应速度。例如:交流脉冲法、超声波辐射。
二、催化电极的特性
满足的要求
良好的稳定性:能承受杂质或中间产物的作用而不失活;
良好的机械物理物质。
电子导体:具有良好的导电性,与导电材料(石墨、金属)结合后电阻小;
高催化活性:加速所需的电化学反应,抵制不需要的或有害的副反应;
成本低廉、易得、具有安全性。