電催化氧化技術(shù)ppt課件-文庫吧資料
2025-01-23 09:12本頁面
【正文】 和形式均不完全一樣，其中，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和電極結(jié)構(gòu)是影響電化學(xué)應(yīng)用中電流效率的重要因素之一。 4. 電解質(zhì) 支持電解質(zhì)： 加入到有機(jī)廢水的電化學(xué)處理體系中 ， 可以增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性 ， 使有機(jī)物的降解反應(yīng)順利發(fā)生的電解質(zhì)鹽 。 為了增大單位體積的有效反應(yīng)面積 ， 改善傳質(zhì) ， 用于三維電極的各種新材料相繼問世 ， 如金屬碳復(fù)合電極 ， 碳納米管材料等 。 例： PtWO3， TiSnO2PbO2 （ 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)是影響電催化性能的重要因素之一 ， 而電極的制備方法直接影響到電極的表面結(jié)構(gòu) 。 載體必須具備良好的導(dǎo)電性及抗電解液腐蝕的性能 ， 其作用可分為兩種情況：支持和催化 ， 相應(yīng)地可以將載體分為兩種情況 ： （ 1） 支持性載體： 僅作為一種惰性支撐物 ， 只參與導(dǎo)電過程 ， 對(duì)催化過程不做任何貢獻(xiàn)； —— 催化物質(zhì)負(fù)載條件不同只會(huì)引起活性組分分散度的變化 （ 2） 催化性載體 ： 載體與負(fù)載物存在某種相互作用 ， 這種相互作用的存在修飾了負(fù)載物質(zhì)的電子狀態(tài) ， 其結(jié)果可能會(huì)顯著改變負(fù)載物質(zhì)的活性和選擇性 。 電催化電極的載體： 一類起到將催化物質(zhì)固定在電極表面 ， 且維持一定強(qiáng)度的一類物質(zhì) ， 對(duì)電極的催化性能也有很大影響 。 —— 高的機(jī)械強(qiáng)度； —— 良好的導(dǎo)電性； —— 與電催化組成材料有一定的親和性 。 一般采用貴金屬電極和碳電極 。 b. 半導(dǎo)體化合物： 由于半導(dǎo)體的特殊能帶結(jié)構(gòu) ， 其電極 /溶液界面具有一些不同于金屬電極的特殊性質(zhì) ，由于產(chǎn)物不易被吸附在電極表面 ， 本身電極表面的氧化速率高于一般電極 ， 因此在電催化問題的研究中 ，半導(dǎo)體化合物占有特殊重要的位置 。 目前已知電催化電極表面材料主要涉及過渡金屬及半導(dǎo)體化合物 。 在電催化過程中 ， 催化反應(yīng)是發(fā)生在催化電極 /電解液的界面 ， 即反應(yīng)物分子必須與電催化電極發(fā)生相互作用 ， 而相互作用的強(qiáng)弱則主要決定于催化電極表面的結(jié)構(gòu)和組成 。 電極涂層的制備工藝條件對(duì)其催化性能有很大的影響 。 電極材料的不同可以使反應(yīng)速度發(fā)生數(shù)量級(jí)的變化 。 良好的電催化電極應(yīng)該具備下列幾項(xiàng)性能： （ 1） 良好的導(dǎo)電性： 至少與導(dǎo)電材料 （ 例如石墨 ） 結(jié)合后能為電子交換反應(yīng)提供不引起嚴(yán)重電壓降的電子通道 ， 即電極材料的電阻不能太大； （ 2） 高的催化活性： 即能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的催化反應(yīng) ， 抑制不需要或有害的副反應(yīng)； （ 3） 良好的穩(wěn)定性： 能夠耐受雜質(zhì)及中間產(chǎn)物的作用而不致較快地被污染 （ 或中毒 ） 而失活 ，并且在實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)的電勢范圍內(nèi)催化表面不至于因電化學(xué)反應(yīng)而過早失去催化活性； （ 4） 良好的機(jī)械物理性質(zhì)： 即表面層不脫落 、 不溶解 。 2. 催化電極的性能 電極在電化學(xué)處理技術(shù)中處于 “ 心臟 ” 的地位 ，電極的電催化特性是電催化技術(shù)的核心內(nèi)容 ，即希望電極對(duì)目標(biāo)有機(jī)物表現(xiàn)出高的反應(yīng)速率 ，并且有好的選擇性 。 d. 非金屬化合物電極 一般所說的非金屬電極是指硼化物 、 碳化物 、 氮化物 、 硅化物 、 氯化物等 。 可分為天然石墨電極 、 人造石墨電極 、 碳電極以及特種碳素電極等四類 。 （ 2） 電極材料的種類 a. 金屬電極 金屬電極是指以金屬作為電極反應(yīng)界面的裸露電極 ， 除堿金屬和堿土金屬外 ， 大多數(shù)金屬作為電化學(xué)電極均有很多研究報(bào)道 。 b. 三維電催化電極 定義： 在原有的二維電極之間裝填粒狀或其他屑狀工作電極材料 ， 致使裝填電極表面帶電 ，在工作電極材料表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng) 。 優(yōu)點(diǎn)： 由于 DSA類電極的化學(xué)和電化學(xué)性質(zhì)能夠隨著氧化物膜的材料組成和制備方法而改變 ， 因而能夠獲得良好的穩(wěn)定性和催化活性 。 DSA電極 —— 以特殊工藝在金屬基體 （ 如 Ti， Zr，Ta， Nb等 ） 上沉積一層微米或亞微米級(jí)的金屬氧化物薄膜 （ 如 SnO2， IrO2， RuO2， PbO2等 ） 而制備的穩(wěn)定電極 。 ? 催化電極 —— 首先應(yīng)該是一個(gè)電子導(dǎo)體 ， 其次要兼具催化功能 ， 即：既能導(dǎo)電 ， 又能對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行活化 ， 提高電子的轉(zhuǎn)移速率 ， 對(duì)電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行某種促進(jìn)和選擇 。 4. 電浮選 ? 在電場作用下 ， 以光催化劑作為電化學(xué)催化電極 ， 使陽極發(fā)生電催化作用對(duì)陽極槽中的有機(jī)物進(jìn)行催化降解的同時(shí) ，并在紫外光作用下 ， 降解污染物 ， 從而大大提高了對(duì)難降解有機(jī)物的催化降解效率 。 3. 電凝聚作用 ? 在對(duì)廢水進(jìn)行電化學(xué)處理過程中 ， 通過電極反應(yīng)在陰極和陽極上分別析出 H2和 O
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