世紀(jì)電化學(xué)和電分析化學(xué)趙凱元-wenkub
2023-01-27 21:35:09 本頁面
【正文】 主講人 趙凱元 2022年 12月 電化學(xué)是重要的邊緣科學(xué) ? 與電子學(xué)、固體物理學(xué)、生物學(xué)密切相關(guān) ? 包括電分析化學(xué)、有機(jī)電化學(xué)、催化電化學(xué)、熔鹽電化學(xué)、固體電解質(zhì)、量子電化學(xué)、半導(dǎo)體電化學(xué)、腐蝕電化學(xué)、生物電化學(xué)以及環(huán)境電化學(xué)等分支。無機(jī)、有機(jī)電合成、電催化與電活性聚合物 精細(xì)特殊化學(xué)品電合成； ? 能源電化學(xué)：新電源、燃料電池、光、微電池 ? 新興電冶、電鍍、表面電精飾、電加工技術(shù) ? 綠色電化學(xué)：電化學(xué)技術(shù)處理環(huán)境污染物 ? 生命電化學(xué)：膜 電化學(xué)、細(xì)胞電化學(xué)、免疫電化學(xué) ? 光電化學(xué)、光譜、聲、熱、磁電化學(xué)等 ? 傳統(tǒng)的組分分析已達(dá)到 ppt級 ? 各種新型傳感器的研制和應(yīng)用日益深入 ? 各種各樣的化學(xué)修飾電極和微電極使分析檢測日益特征化、功能化 ? 模擬生物膜體系的電分析技術(shù)是認(rèn)識生命活動(dòng)最直接的途徑 ? 光譜及各種波譜電化學(xué)可以從原子、分子水平研究生物物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和形成過程 ? 納米電化學(xué)和納米修飾電極實(shí)現(xiàn)了分子自組裝 電化學(xué)新能源 ? 現(xiàn)代能源：礦物熱能、水能、風(fēng)能、核能、太陽能、轉(zhuǎn)化為電能利用 ? 物理電源 將光、熱、核、水、風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能 ? 化學(xué)電源 化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。 ? 太陽能電池 （包括硅太陽能電池和液結(jié)太陽能電池） 光電解水和氫能開發(fā) ? 光電解水 ：如 nSrTiO2︱ H2O ︱ Pt ? 氫能開發(fā) ： 熱化學(xué)循環(huán)制氫 ： ? 2FeSO4+I2+H2SO4→2HI+ Fe 2(SO4)3（光解） ? 2HI → I 2+H2 (熱分解 708K) ? Fe2(SO4)3+H2O → 2FeSO 4+ H2SO4+1/2O2（電解） ? 總反應(yīng)： H2O → H 2 +1/2O2 ? 煤漿電解制氫 ： ? 陰極： 4H++4e →2 H 2 ? 陽極： C（ s） +2 H2O → 4H + +CO2 +4e ? 總反應(yīng)： C（ s） +2 H2O →2 H 2 +CO2 電 合 成 電合成特點(diǎn) ： 、改變電極反應(yīng)速度（ E=40kJ/V，△ v= 107倍，快速，常溫常壓，不加熱加壓） 、電極和溶劑，可按希望方向反應(yīng)（高選擇性、付反應(yīng)少，高收率，高純度） ，產(chǎn)物易分離收集，污染少 ，過程易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn) ,電解槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,生產(chǎn)能力低 ,難維修 無機(jī)物電合成簡介 ? 無機(jī)物電解可分為 電還原 和 電氧化 兩類 。 有機(jī)電合成簡介 ? 有機(jī)電化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn) ：有機(jī)分子與電極間交換電子，在電極表面生成陰陽離子或其自由基等活潑中間體。例如亞胺陽離子還原成碳陰離子，強(qiáng)酸性介質(zhì)中被鹵代烴烷基化，產(chǎn)率很高，用于生物堿合成。按電極反應(yīng)特點(diǎn)分類：陽極氧化、陰極還原、耦合反應(yīng)和間接氧化還原等。 消耗陽極法電合成 ：采用無隔膜電解槽，以溶解的金屬陽極（ Mg、 Al）用鹵代烴與二氧化碳為原料，在非質(zhì)子溶劑中合成了一系列羧酸、酮、醛、醇等有機(jī)物 4。 有機(jī)聲電合成 ：利用聲波的空化效應(yīng)，使介質(zhì)微區(qū)瞬間發(fā)熱、發(fā)光放電，發(fā)生解離產(chǎn)生自由基導(dǎo)致一系列反應(yīng)。而電化學(xué)方法因其突出的優(yōu)點(diǎn)得到迅速的發(fā)展。 上述水污染物可用電解氧化或還原的方
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