有机电化学合成简介
有机电合成
在阳极与电解液的界面上放出电子而发生氧化反应。 阴、阳两电极上所发生的电极反应分别称为阴极 反应和阳极反应。加在两电极间的电压称为槽电 压。 实验室研究一般选用20A/20V的电源就够了。 若采用导电性差的非水电解液，则需要增大电压 容量，通常选用20A/100V的电源。工业电解过程 通常采用高电压、大电流的直流整流器作为电源。 电解方式主要有恒电位电解和恒电流电解两种。 恒电位电解是利用恒电位仪使工作电极电势恒定 的一种电解方式，如图7-12所示。
其中(b)为烧杯中插入两个同心圆筒电极的一室电解槽；，
(d)为H型电解槽，隔膜装在连通两极部的中间部位；(e) 的隔膜是圆筒状的，将中的棒状电极套住，隔膜外侧装 有圆筒形的另一电极；(f)是二室三电极电解槽，内杯底 部为隔膜，外杯底部为汞电极。
工业生产用的电解槽还需考虑生产规模与效率、 传质与传热、电极表面电位及电流分布、材料及成 本等因素，因此其结构要比实验室所用的电解槽复 杂得多。 7.2.2.3 电极材料及其修饰 电极材料及其表面性质对电极反应途径、选择 性影响很大，不同的电极材料可能导致不同的产物 。例如，不同的电极材料可影响硝基苯电还原的产 物，如图7-14所示。
7.2.2.5溶剂和支持电解质 有机电化学合成均在溶液中进行，选择适当的溶剂 也是一个相当重要的问题。选择溶剂的首要条件是对反 应物有良好的溶解性，同时还要考虑产物容易分离，这 对间接电解合成尤为重要。 水是最经济、无污染、最安全的溶剂。但许多有机 化合物在水中的溶解度很小，从而限制了水作为溶剂在 有机电化学合成中的使用。因此常常利用加表面活性剂、 强力搅拌或超声波分散的方法来促进有机物在水中的分 散和溶解。 为了提高有机物在水中的溶解度，同时又需要有良 好的导电性，常常使用由有机溶剂和水组成的混合溶剂。 乙腈既能溶解很多有机化合物，又能与水混溶，并 且在电极电势-3.5～2.4V (相对于饱和甘汞电极SCE) 范围内不发生电解，因此成为有机电化学合成中一种常 用的溶剂。但乙腈易燃、有毒，在使用中应注意安全。
高中化学中的电化学合成技术
高中化学中的电化学合成技术在高中化学的学习中，电化学合成技术是一个重要且有趣的领域。
它不仅在理论上帮助我们深入理解化学原理，还在实际应用中为各种物质的制备和工业生产提供了有力的手段。
电化学合成技术，简单来说，就是利用电能来驱动化学反应，从而合成我们所需的物质。
这一技术基于氧化还原反应，通过在电解池或原电池中控制电子的转移，实现特定物质的生成或转化。
我们先来了解一下电解池。
电解池是一种将电能转化为化学能的装置。
在电解池中，外接电源提供电能，使得原本不能自发进行的氧化还原反应得以发生。
比如说，我们可以通过电解熔融的氯化钠来制取金属钠和氯气。
氯化钠在熔融状态下电离出钠离子和氯离子，当通电时，钠离子在阴极得到电子被还原为金属钠，而氯离子在阳极失去电子被氧化为氯气。
这个过程中，电能的输入促使了化学反应的进行，实现了钠和氯气的合成。
再来说说原电池。
原电池则是将化学能转化为电能的装置。
但在某些情况下，原电池也可以用于合成物质。
例如，在铅蓄电池中，放电时是化学能转化为电能，而充电时则相当于一个电解池，可以将硫酸铅重新转化为铅和二氧化铅。
电化学合成技术具有很多优点。
首先，它可以在常温常压下进行，相比于一些高温高压的传统合成方法，条件更加温和，操作也相对简单。
其次，通过控制电流、电压、电极材料等因素，可以精确地调控反应的进程和产物的选择性，从而提高合成的效率和纯度。
此外，电化学合成技术还具有环保的特点，因为它可以减少副反应的发生，降低废弃物的排放。
在实际应用中，电化学合成技术有着广泛的用途。
比如，电镀就是一种常见的电化学应用。
通过在金属表面进行电镀，可以增强金属的耐腐蚀性、耐磨性和美观度。
在电子工业中，利用电化学合成技术可以制备高纯度的半导体材料，如硅和锗。
在有机合成领域，也可以通过电化学方法合成一些复杂的有机化合物。
然而，电化学合成技术也并非完美无缺。
它存在着一些局限性。
例如，电解过程中需要消耗大量的电能，这增加了生产成本。
有机电合成
背景
早在 1834 年， 英国化学家 Faraday 用电解醋酸钠溶液制 得了乙烷， 第一次实现了有机物的电化学合成． 在此基础 上， Kolbe(柯尔贝)研究了各种羧酸溶液的电解氧化反应(利 用电解脱羧制取长链的烃类物质)， 即著名的有机电解反应— “Kolbe反应” ， 也由此创立了有机电解反应的理论基 础． 由于反应机理的复杂性、 技术的不成熟， 以及相关动 力学知识的缺乏， 有机电合成长期处于实验室研究阶段， 未能向工业化规模迈出步伐．
近20年来的研究情况
导电有机高聚物的电合成 一碳化工的研究开发 电极的催化 电极材料参加反应的有机电合成 间接有机电有机物合成研究
通过电合成的金属有机物具有选择性高、产品纯度高、环 境污染少等优点,因而其优势十分明显。Kharisov 等人以Cu、 Ni、Co、Pd、Zn为金属阳极, 合成了相应的金属有机化合物, 这些金属有机化合物具有特殊的功能,可用做烯烃立体选择性 聚合的催化剂、聚合材料的稳定剂和防霉剂等。
有机电合成应用实例
合成己二腈主要反应过程如下：
阳极反应： 阴极反应： 电解总反应 + +
除此以外， 还可能发生一系列的副反应， 从而降低目标产 物的产率． Baizer 等于电解液中加入表面活性剂季铵盐， 增大丙烯腈在水中的溶解度， 并将阴极区溶液维持适合的 pH． 早期的电解装置采用的是具有高循环速率的压滤式隔 膜电解槽(图2)， 其中的隔膜为阳离子交换膜． 当时的产率 达90% ～ 92%， 电流效率为 90% 左右． 但因使用隔膜， 电能消耗较高， 为 6700 kWh/t． 同时 由于大量使用季铵 盐， 成本高， 回收 麻烦．
电化学合成的优点
第6章-电化学合成-02-有机电化学合成1
隔膜材料的要求
要求
1．可隔离阴、阳极生成的产物，但允许离子通过，并具有良 好的导电性能和透过率。 2．有较强的化学稳定性和足够的机械强度。 3．尺寸保持稳定，使用寿命长。 4．容易安装、维护和更换。
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介质
介质指的是电解反应所采用的溶剂。一般分为质子型溶剂 和非质子型溶剂两大类。提供质子能力高的溶剂为质子型溶 剂，提供质子能力弱的溶剂则为非质子型溶剂。
实际上，经常采用适当媒介进行芳烃的间接电氧化制取 芳醛。如用铈盐做媒质，间接电氧化对甲基苯甲醚可以制取 茴香醛：
CH3O
CH3 + 4Ce4+ + H2O
CH3O
CHO + 4Ce3+ + 4H+
4Ce3+ - 4e-
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(2)羟基化合物的电氧化
CH3OH
HCHO + 2H+ + 2e-
苯环侧链上的羟基也可以电氧化成羰基，如苄醇电氧化成苯甲醛：
COOH
2CH2=CH2 + 2CO2 + 4H2O + 4e-
COOH
CH2COOH
+
COOH
CH2COOH
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5
胺类的电合成
胺类化合物多作为医药、染料、农药等化工产品的中间体。 这类化合物可通过还原含硝基、亚硝基或腈基的化合物而得。
20世纪50年代，电化学理论、技术、新材料的发展为有机电 合成的工业应用奠定了基础。
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1960年代中期，美国Monsanto公司首先实现了丙烯腈电解还 原二聚合成己二腈的工业化生产，随后Nalco公司实现了四乙基 铅电解合成的工业化生产。这两项有机电合成项目的成功，在 全世界化学化工领域产生了巨大影响，是近代有机电化学合成 的开端和兴旺期。
第9章 有机电化学合成
+e
A*
活性中心
9.3.3 电化学聚合
2、电聚合机理 ： 链增长： A* + R
R*
A + R* R* 2 R* 2+ R R* 3
+R
链终止：末端活性基团通过复合反应或歧化反应 失去活性而终止聚合过程。
通过改变电极材料、溶剂、支持电解质、pH值 或电聚合方式可以获得不同结构和性能的功能高 聚物材料；通过控制电解条件可以改变高聚物的 聚合度和相对分子质量。
H 3C SO 3NEt
C阴极 CH3
OH2 HOAc NaBF4 C Cr2O3 CH3 CHO
+
COOH
9.4.1 官能团变换反应
3、杂环化合物电氧化：
CH3OH NaBr O C 阳极 MeO O OMe CH2 COOH CH2 COOH
H2SO4 O CHO PO2 阳极
CHCOOH 阳极 CHCOOH HCCHO HC HC CHOH COOH NH2 +
H2 C O
O
CH2 + 2e
双键还可电氧化为酮：
H3 CCH CHCH3 + OH2
H3 CCCH2 CH3 + 2 H + + 2e
§9.4 有机电合成反应
9.4.1 官能团变换反应
2、芳香族化合物电氧化
生成醌：
O 阳极
+
2 OH2
+
O
6H+ + 6e
OAc
酰氧基化： CH3 甲氧基：
HOAcCH2 CH2 CH2NHOAc C 聚丙烯阳极 CH2OAc HOAc ， CH3
第9章 有机电化学合成
有机电化学合成
有机电化学合成技术：直接有机电化学合成（4）
有机电化学合成中常用的一些电极材料
电极材料
Pt 石墨 Pb Fe
Ni Hg Cu 蒙乃尔合金 PbO2
电导率/Ω-1.cm-1 1.0X105 2.5X102 4.5X104
1.0X104 5.6X105
阳极
√ √ √ √ √ x √ √ √
阴极
介质要求
改变被修饰电极的反应性质和超电势； 加快主反应、抑制副反应； 提高反应的选择性； 延长电极寿命。
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有机电化学合成技术：直接有机电化学合成（6）
主反应的反应物和产物在辅助电极上发生反应，需用有隔膜的二室电解槽； 隔膜的功能：
一是使两极液中的反应物和产物不能透过隔膜，以阻止两极液的相互作用； 二是可使带电粒子或某些带电离子自由通过隔膜，以导通电流； 隔膜材料主要分为两类： 非选择性隔膜 一 —般为多孔性无极材料或高分子材料，纯粹靠机械作用
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有机电化学合成的原理（4）
直接电有机合成反应的分类
阴极反应
⒈ 还原(如硝基苯制备对氨基苯酚) ⒉ 裂解(如1, 1, 2-三氟三氯乙烷制一氯三 氟乙烯) ⒊ 偶联(如丙烯腈制己二腈) ⒋ 生成金属化合物[如合成双-(环己二烯1,5)镍(0)]
阳极反应
⒈ 氧化(如异丁醇制异丁酸) ⒉ 裂解(如淀粉制二醛淀粉) ⒊ Kolbe缩合(如己二酸单酯制癸二酸双甲酯) ⒋ 生成金属化合物(如合成四乙基铅) ⒌ 氯代(如乙醇制碘仿)
传输，不能完全阻止因浓度梯度存在而产生的渗透作用。 选择性隔膜（离子交换膜）—分为阳离子交换膜和阴离子交换摸。阳离子
交换膜仅允许阴离子通过，阴离子交换膜则只允许阳离子通过。 离子交换膜的典型材质是全氟磺酸酯及全氟磺酸酯羧酸酯，以交联的接枝
化学电化学合成
化学电化学合成化学电化学合成是一种将化学反应与电化学过程相结合的合成方法。
通过在适宜的电极条件下施加电流，利用电解过程中的氧化还原反应，可以实现合成多种化学物质的目的。
本文将介绍化学电化学合成的原理、应用以及优势。
一、化学电化学合成的原理化学电化学合成的核心原理是利用电解池中的电流来驱动化学反应。
电解池由阴极和阳极组成，物质在阴极或阳极上通过氧化还原反应发生转化。
具体来说，当电流通过阴极时，阴极上的物质会发生还原反应，而阳极则会发生相应的氧化反应。
通过调节电流强度和电解质浓度，可以控制反应的速率和产物的选择性，实现有选择性的化学合成。
二、化学电化学合成的应用领域1. 有机合成：化学电化学合成在有机合成领域发挥着重要作用。
可以利用电流在电极上驱动有机物的氧化还原反应，实现有机合成的高效、高选择性。
例如，可以利用电流在阴极上还原CO2，转化为有机物质，实现CO2的资源化利用。
2. 无机合成：化学电化学合成也可以应用于无机合成领域。
通过控制电流和电解质条件，可以在电解池中实现无机物质的有序排列和高效合成。
例如，可以利用电化学方法合成纳米材料，具有特殊结构和性质，应用于能源领域、光电技术等。
3. 电池与储能：化学电化学合成在电池技术和储能领域也有广泛应用。
电化学合成可用于合成电池中的电解液、电极材料等关键部分。
此外，通过电化学合成还可以实现电池材料的可控制备和调控，提高电化学性能和循环寿命。
三、化学电化学合成的优势1. 高选择性：化学电化学合成可以通过调节电解质浓度和电流强度，控制反应的速率和产物的选择性。
相比传统合成方法，具有更高的产物纯度和选择性。
2. 绿色环保：相较于传统合成方法，化学电化学合成采用外部电源来驱动反应，不需要添加过量的试剂和催化剂。
减少了对环境的污染和废弃物的生成，具有良好的环境友好性。
3. 可控性强：化学电化学合成可以通过调节电流、电解质和电极条件来控制反应的速率和产物的选择性。
电化学合成
• 电化学法合成金属氧化物和氢氧化物
• Therese and Kamath, “Electrochemical Synthesis of Metal
Oxides and Hydroxides”, Chem. Mater. 2000, 12, 1195-1204.
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等。
• 特殊低价元素化合物：K3MoCl5, TiCl,
GaCl, K2Ni(CN)3, K3OsBr6, K3W2Cl9等。
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新型电解法制氨
• 阳极3H2 → 6H+ + 6e• 阴极N2 + 6H+ + 6e- →
2NH3
• 电解池
H2,Pd|SCY|Pd,H2,NH3
,He
• SCY: SrCe0.95Yb0.05O3
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电解析出金属的形态倾向
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粉体电解装置
圆筒型阴极旋转式电解槽
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电解材料
• 阳极：为待提纯的金属粗品；导线用同种
金属或可将阳极-导线接触部分覆盖，使之
不与电解液接触。
• 阴极：可高效率地回收析出金属的平板状
或圆筒状材料，表面积应比阳极大。
• 隔膜：隔离阴阳两极的物质，必须不被电
解液所侵蚀，有适当的孔隙度、厚度、透
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熔盐的物理化学性质
• 熔点：随阴阳离子的不同而变化，混合熔盐较纯
熔盐的熔点低。
• 密度：与温度成反比ρ = a – b × 10-3 T
• 粘度：较小，一般在0.001 ∼ 0.005 Ns/m2之间，
与温度的关系lgη = lgA + C/T
• 蒸气压: 具有离子键的熔盐较高，具有共价键的熔
有机电化学合成导论
这一段话简洁明了地阐述了有机电化学合成的核心价值和优势，强调了它在 可持续发展和环境保护方面的重要性。
摘录二：“在有机电化学合成中，电极材料的选择至关重要。不同的电极材 料对反应的活性、选择性和效率有着显著影响。因此，研究和开发新型电极材料 是这一领域的重要研究方向。”
这段话突出了电极材料在有机电化学合成中的关键作用，并指出了新型电极 材料研究的重要性和紧迫性。
本书介绍了多种有机电化学合成技术方法，如电解合成、电催化合成、光电合成等。针对每种技 术方法，本书都详细阐述了其原理、特点、适用范围以及操作要点，为读者提供了丰富的实践指 导。
本书还介绍了有机电化学合成在医药、农药、材料科学等领域的应用案例。通过这些案例的介绍， 展示了有机电化学合成在实际应用中的广泛性和重要性。
应用篇：在应用部分，目录详细介绍了有机电化学合成在各个领域的应用， 如药物合成、材料科学、能源转换等。这部分内容展示了有机电化学合成的广泛 应用前景和实际价值。
前沿篇：目录还到了该领域的前沿进展和新兴技术，如绿色合成、电化学催 化等。这部分内容对于研究者来说具有很高的参考价值，因为它能够帮助他们了 解最新的科研动态和趋势。
书中还介绍了工业上应用的电解槽、电极材料、隔膜材料以及有机电化学合 成的技术和工艺。这部分内容让我看到了有机电化学合成在实际工业生产中的应 用前景，也让我更加坚定了在这一领域深入研究的决心。
《有机电化学合成导论》这本书为我打开了一个全新的视野，让我对有机电 化学合成有了更加深入的理解和认识。这本书不仅提供了丰富的理论知识，还涵 盖了实验技术和工业应用，是一本非常值得一读的专著。我相信，在未来的学习 和研究中，这本书将是我宝贵的参考和指南。
精彩摘录
《有机电化学合成导论》是一本深入探索有机电化学合成领域的权威之作。 该书不仅涵盖了有机电化学合成的基本概念、原理和方法，还详细介绍了该领域 的最新研究进展和应用前景。以下是从本书中摘录的一些精彩内容，它们展现了 这一学科的魅力和深度。
电化学合成方法的优缺点及应用
电化学合成方法的优缺点及应用引言：电化学合成是一种利用电化学原理和方法进行有机合成的技术，它通过控制电位和电流，实现对分子的精确调控和转化。
与传统有机合成方法相比，电化学合成具有许多独特的优点和应用前景。
本文将从优缺点及应用三个方面分析电化学合成方法。
一、优点：1. 可选择性高：电化学合成可以实现对分子的选择性改变，通过调整电位和电流，有选择地发生化学反应。
这种高选择性使得电化学合成方法在有机合成中具有重要的应用前景。
2. 可避免副反应：在传统有机合成中，常常会产生一系列副反应，导致产率低且纯度差。
而电化学合成方法可以避免副反应的发生，从而提高产率和产物纯度。
3. 省去不必要的试剂和溶剂：在电化学合成中，电位和电流是直接作用于反应物上的，因此可以省去许多不必要的试剂和溶剂，减少对环境的污染和资源的浪费。
4. 反应条件温和：传统有机合成方法中，常常需要高温、高压或强酸碱等严苛的反应条件，而电化学合成方法可以在温和的条件下进行，从而保护对热敏感的官能团和结构。
二、缺点：1. 设备复杂：电化学合成方法需要特殊的电化学反应器和电源等设备，其制备和操作都相对较为复杂，对实验条件的控制要求较高，因此限制了其在实际应用中的推广。
2. 电化学合成机理复杂：电化学合成涉及电子和离子的传递过程，具有复杂的反应机理，需要对反应具有深入的理解和分析。
这对于研究者的专业知识和实验技能要求较高。
3. 适用范围有限：由于电化学合成方法对反应物性质的要求较高，需要具有良好的导电性和溶解性，因此其适用范围相对较窄，无法涵盖所有有机化合物的合成需求。
三、应用：电化学合成方法在有机合成中具有广泛的应用前景，特别是在以下几个领域中：1. 药物合成：电化学合成方法可以实现对于复杂结构的药物分子的直接合成，避免多步反应产生的副产物和低产率问题，从而提高药物的合成效率和纯度。
2. 光伏材料：电化学合成方法可以制备具有特殊结构和优异性能的光伏材料，如有机太阳能电池和染料敏化太阳能电池等，为解决能源问题提供新的途径。
电催化与电合成 ecs
电催化与电合成 ecs
电催化和电合成（ECS）是一种利用电化学技术进行催化和合成的方法。
它包括电化学催化和电化学合成两个部分。
电化学催化是利用电化学反应促进化学反应的过程。
在这个过程中，外加电势可以激发电极表面发生化学反应，从而促进催化反应。
电化学催化可以应用于化学、环境和能源领域。
电化学合成是一种利用电化学技术进行有机合成的方法。
它基于电化学还原或氧化，将小分子有机化合物转化为有用的大分子产物。
电化学合成可以制备高附加值的化学品，例如杀虫剂、药物和涂料。
总的来说，电催化和电合成是一种环保、高效、可控的催化和合成方法。
这种方法有望应用于未来的化学和能源领域，为人类带来更多的福利。
间接有机电化学合成
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谢谢大家
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间接有机电化学合成
汇报人:
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有机电化学合成简介 一、定义
以电化学方法合成有机化合物称为有机电合成，
它是把电子作为试剂，通过电子得失来实现有机
化合物合成的一种新技术，这是一门涉及电化学、
有机合成及化学工程等学科的交叉学科。
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有机电化学合成简介 二、优势
有机电合成反应是通过反应物在电极上得失电子实现的，一般无需
以后循环使用。间接电合成法可以两种方式操作: 槽内式 和槽外式。
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间接有机电化学
间接有机电化学合成定义： 由反应物以外的第二 种物质与电极发生电子转移，然后在溶液中此第 二种物质再与反应物进行电子转移，发生反应得 到产物； 第二种物质是在电极和基质之间起着运输电子的 作用，被称为电子载体，一般叫做媒质；
加入氧化还原试剂，可在常温常压下进行，通过调节电位、电流密度
等来控制反应，便于自动控制。 这样，简化了反应步骤，减少物耗和副反应的发生。可以说有机
电合成完全符合“原子经济性”要求，而传统的合成催化剂和合成
“媒介”是很难达到这种要求的。从本质来说，有机电合成很有可能 会消除传统有机合成产生环境污染的根源。
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有机电化学合成简介
三、分类
按电极反应在整个有机合成过程中的地位和作用, 可将
有机电合成分为两大类: 直接有机电合成反应、间接有机
电合成反应。
直接有机电合成反应: 有机电合成反应直接在电极表面完
成;
间接有机电合成反应: 有机物的氧化( 还原) 反应采用传统
化学方法进行, 但氧化剂(还原剂) 反应后电化学方法再生
第七章有机电化学合成技术
2020/9/28
6、电解质
电解质：包括溶剂和支持电解质。 支持电解质：使电流通过介质时电阻不致太大。 （1）对电解质的要求
对反应物溶解度要大 足够的电极电势范围 能够适应所希望的反应途径 良好的导电度
（1）阳极材料
主要有 Pt 、Fe 、Ni 、Hg 、Pb 、Ti 、PbO2 、石墨。 ① 铂（ Pt）：铂丝、铂网、铂片、包铂（钛）等， 应用广泛。在丙烯腈溶液中会被污染而改用PbO2 。 ② Fe 、Ni ：可在碱性介质中使用，Ni(OH)2 、Ni 网。 ③ Pb 、Ti ：在非水介质中使用。
良好表面 良好导电性 抗腐蚀性 刚性
反应电极： Hg 、Zn 、Cd 、Pb 、Sn 、Ca 、Mg 等作成反
应电极，制成多种金属烷基化物。
工业电极：将镀在玻璃球上的金属电极用于填充床和流化床。
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电极材料对硝基苯电还原反应的影响
Pt / 10% HCl N H2
Zn / 酸 性 溶 液
恒电位电解 反应后期电流小，反应时间较长；恒电位仪价高。
多为实验室研究用。
恒电流电解
反应物浓度下降，则电压下降，副反应增多。 工业生产常用。
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2、有机电化学合成方法
直接有机电合成：有机合成反应直接在电极表面完成。
间接有机电合成：有机合成反应所需的氧化(还原) 剂是通过电化学方法获得并可再生循环使用；而有 机合成反应仍用一般的化学方法进行。
酯制十八二酸二甲酯需30~40小时。 ③ 设备投资及维修费用高。 ④ 电池设计及材料问题也难解决。 ⑤ 影响因素比热化学反应多。
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2、电化学反应与热化学反应的区别
热化学反应：通过分子碰撞来实现
电化学有机合成反应的研究与发展
电化学有机合成反应的研究与发展电化学有机合成反应是一种通过电流作为驱动力来实现有机化合物的合成的方法。
它是一种绿色、高效的合成方式，因为它不依赖于传统的高温、高压条件，同时还可以减少使用有害的溶剂和催化剂。
近年来，电化学有机合成反应得到了广泛的研究和发展，有望成为有机合成的新方向。
首先，电化学合成反应在底物范围上具有广泛的适应性。
传统有机合成反应往往局限在特定的底物或官能团上，而电化学反应可以克服这个限制。
通过调节电位和电流密度，可以激发原本惰性的有机官能团发生反应，从而实现复杂有机分子的合成。
比如，通过电化学反应可以实现对芳香烃的氧化反应，从而得到对应的酮或醛化合物。
这种广泛适应性使得电化学有机合成反应成为了有机化学领域的热门课题。
其次，电化学有机合成反应具有高度的可控性。
通过调节电位和电流密度，可以精确控制反应的进程和产物的选择。
这种可控性在传统有机合成反应中往往很难实现。
通过精确控制电事件和反应条件，可以实现复杂有机分子的合成和结构的调控。
这种可控性使得电化学反应在药物合成和功能材料合成中具有巨大的潜力。
另外，电化学有机合成反应还具有环境友好的特点。
传统有机合成反应往往需要使用大量的有机溶剂和催化剂，并且会产生大量的废液和废气。
而电化学反应通常使用无机溶液和电解质作为媒介，不需要添加有机溶剂，从而大大减少了环境污染。
同时，电化学反应还可以实现废液的回收和再利用，进一步减少了废料的产生。
然而，电化学有机合成反应仍然面临一些挑战。
首先是反应的效率和选择性问题。
有些电化学反应的效率较低，产物选择性不高，难以应用到实际的有机合成中。
此外，电化学反应还需要高纯度的溶剂和电解质，其成本较高，限制了其大规模应用。
因此，如何提高电化学反应的效率和选择性，降低成本是当前研究的重要课题。
为了克服这些挑战，研究者们正在不断探索新的电化学系统和电化学反应。
例如，一些研究者正在探索新型的电极材料，以提高电化学反应的效率和选择性。
电化学合成法制备新型材料
电化学合成法制备新型材料随着科技的不断发展，我们对新型材料的需求也越来越大。
然而，传统的材料制备方法已经很难满足我们的需求。
电化学合成法作为一种新型的合成方法，正在引起越来越多的关注。
本篇文章将介绍电化学合成法的原理、优势和应用前景。
电化学合成法的原理电化学合成法是指在电化学的条件下，通过离子和电子的作用进行材料合成的一种方法。
它需要将材料的原料放置在电解液中，然后加上电压，在电场的作用下，原料离子可以氧化还原，形成化合物。
这些化合物可以在电极上沉积并生长，最终生成新型材料。
电化学合成法的优势相对于传统的合成方法，电化学合成法具有以下几个优势：1. 高纯度：在电化学合成法中，材料的原料被置于电解液中，绝大部分杂质都会被排除，从而得到高纯度的产物。
2. 简单易行：相比于其他的物理或者化学合成方法，电化学合成法要求的操作简单，只要控制好电压和电流就能够进行。
3. 可控性强：电化学合成法可以通过改变电化学条件和溶液成分，来调整材料的形状、尺寸和组成，从而得到所需的产物。
4. 环保：电化学合成法中的电极和电解质可以循环利用，避免了废弃物的产生，从而减少了对环境的污染。
电化学合成法的应用前景电化学合成法已经在许多领域得到了广泛的应用，其中最为重要的是在能源和环保方面的应用。
例如：1. 锂离子电池正极材料：电化学合成法可以制备出纳米级的锂铁磷酸盐，以及更加稳定的柳枝石结构的正极材料，这些材料具有高能量密度和长寿命的特点，可用于高性能的锂离子电池。
2. 水处理：在加强环保方面，电化学合成法也有着广泛的应用。
例如，电化学法可以降解污染物和杀灭细菌，同时还可以生成金属氧化物吸附材料，用于净化水环境。
3. 其他应用：此外，电化学合成法还可以制备出金属、催化剂、太阳能电池和氢氧化铁等多种材料，有着广阔的应用前景。
总结电化学合成法作为一种全新的合成方法，具有高纯度、可控性强、环保等许多优点，逐渐引起了人们的关注。
随着科技的不断发展，电化学合成法在能源、环保等方面的应用前景也变得越来越广泛，相信在未来，它会成为材料合成的重要手段。
电化学有机合成
NH2 OH
Ni
NH2
HCl/EtOH
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5．含硫化合物的电还原
H O O CC HC H 2S
N H 2 H O O CC HC H 2S
+
-2 e+
+Pb2 H C l
H 2H O O CC H C H 2SH N H 2
N H 2
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表征： 当同一电极反应在不同电极上进行时，相同电流密度下，过电位
较低的电极材料具有较高的电催化活性。 例如下图中，曲线2，3斜率相同，由于i03> i02，所以反应3比反
应2的电催化活性高。但曲线1，2斜率不同，当η<ηp时，反应2比反应 1的活性高；而当η>ηp时，反应1的活性大于反应2的活性。
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癸二酸的电合成
这是Kolbe反应的典型应用，以己二酸单甲酯为原料，通过阳极氧化制得癸二 酸二甲酯，再经碱解，即得。反应是在无隔膜电解槽中进行的，包括己二酸单甲酯 的合成、电解、水解三部分。反应式为：
CH3OOC(CH2)4COO――2e－—→CH3OOC(CH2)8COOCH3 + 2CO2 CH3OOC(CH2)8COOCH3 + 2H2O—→HOOC(CH2)8COOH + 2CH3OH
C/C C/Pb 多孔Ni/Ni 石墨/石墨 DSA/Pb Pt－Ti/钢 DSA/Pb Pb/Hg-Pb Pb-Ag/Hg-Cu Pb/Hg Pt/Pb 精选2021版课件
公司或国家 Mansanto
BASF India 中国,India 中国 UK,中国 BASF Diamond BASF 中国 Atlas India CIBA Canada
电化学生成mof
电化学生成mof
电化学合成MOF（金属有机框架）是一种新的合成方法，其主要思想是利用电化学反应来促进MOF的形成。
在这种方法中，金属离子和有机配体在电解液中进行氧化还原反应，形成金属-有机配位化合物，然后通过晶化过程形成MOF。
电化学合成MOF方法具有以下优点：
1. 无需有机溶剂，环保更加可持续。
2. 可以在常温常压下进行，无需高温高压条件。
3. 可以控制MOF的形貌和结构，实现定向合成。
4. 可以实现大规模合成，适用于工业化生产。
目前，电化学合成MOF的研究还处于起步阶段，需要进一步探索其应用和优化方法。
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电合成技术
电合成技术
电合成技术是指利用电化学过程，在电极表面上将化学物质转化为另一种物质的技术。
这种技术可以用于制备有机化合物、无机化合物、金属和合金等，具有非常广泛的应用领域。
电合成技术的主要原理是在电极表面上施加外电压，将电子输送到化学反应物上，使其发生氧化还原反应，进而形成新的化合物。
不同的反应需要不同的电极材料、电解液和电极电位等条件，因此需要精确的控制和优化实验条件。
电合成技术具有很多优点，例如可以实现高效、选择性的反应，避免传统化学合成中的副反应和废弃物产生，同时能够提高产品纯度和质量。
此外，电合成技术还可与其他化学合成方法相结合，产生更加复杂的化合物。
目前，电合成技术已经被广泛应用于有机合成、药物合成、环保材料制备、化学动力学研究等领域。
随着技术的不断发展和完善，相信电合成技术将会在更多的领域展现其独特的优势和应用潜力。
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S.F.
引 言
定义 ： 利用电化学氧化或还原方法合成有机物
“古老的方法，崭新的技术”
1834 年，英国化学家Faraday用电解醋酸钠溶液制得了乙烷，第一次实现了有机物的电化学合 成。在此基础上，Kolbe研究了各种羧酸溶液的电解氧化反应( 利用电解脱羧制取长链烃类物 质) ，即著名的有机电解反应———“柯尔贝反应”，由此创立了有机电解反应的理论基础。
机理与方法
有机电化学合成与其它电极反应的原理一致。
与热化学反应的区别：
• 热化学反应中，两分子接触形成一种活 化络合物，再进一步转变成产物，反应 历程确定后，活化能不能改变。 • 电化学反应中，两个分子并不彼此接触， 而是通过电解池的外部回流交换电子。 可通过调节加在电极上的电压改变反应 活化能。
由于反应机理的复杂性、技术的不成熟，以及相关动力学知识的缺乏，有机电化学合成长期 处于实验室研究阶段，未能向工业化规模迈出步伐。直至20世纪60年代中期，美国Monsanto 公司的Baizer 教授成功实现了丙烯腈电还原二聚合成己二腈的工业化生产。 现在，有机电化学合成工艺作为绿色合成技术，日益受到人们的重视，相关研究开发也活跃起 来。
机理与方法
有机电化学合成的基本过程是电解反应物，常用的方法有恒电位电解和恒电流电解
恒电位法：
电极电位不仅决定了氧化还原反应能否发生和持续进行，还决定了反应的程度和速率。选择合适的 电位进行电解，是控制电解反应的方向，保证产品符合所需的决定因素。 a) 在恒电位电解过程中，需实时监测并维持工作电极电位恒定，需采用三电极体系； b) 同时还 需记录流过工作电极的电流以计算消耗的电量； c) 由于电位恒定，主反应电流效率基本恒定。 恒电流法：
特征与优势
相较于传统化学合成，电化学合成有如下特征和优势：
a) 借助反应物在电极/溶液界面得失电子来实现氧化还原反应，无需额外添加氧化剂或 还原剂。可减少物质消耗和环境污染，以实现“绿色合成化学”。
b) 反应步骤少，工艺流程比较简单。 c) 选择性高。可利用改变电极电位获得不同的反应产物；也可借助调节电解条件( 如 电流密度、电压、电解液组成等) ，控制反应方向，减少副反应，提高产品的纯度 和收率。 d) 反应条件温和，通常在常温常压下即可进行，既减少了能耗，又节省了生产设备的 投资。
c) 金属有机物合成研究的最新进展。金属有机物具有特殊的功能，可用作催化剂、聚合 材料、稳定剂、防腐剂和颜料等。 d) 超声在有机电合成中的最新应用。超声的应用为解决电合成中的许多问题，特别是最 佳电化学反应条件提供了途径，展示了良好的工业应用前景。
进展与问题
有机电化学合成存在的主要问题： a) 电解反应仅限于氧化和还原反应。 b) 反应装置比较复杂。由于存在“两极”的差别且两极分别有氧化产物和还原产物，要 保证反应物和目的产物的扩散分离，因此往往需要对电极材料、电解槽结构和隔膜材 质提出很高的要求。再加上槽外设备，更增加了电解装置的复杂性。
恒电流电解技术在工业生产中更为常用。这主要是因为实际生产过程控制电流比控制电位更容易做 到，设备也更为简单。 a) 反应过程中无需监控电极电位，采用简单的二电极体系即可； b) 由简单的电流× 时间，即可 计算出耗用的电量； c) 由于电流恒定不变，随着电解时间的延长，反应物浓度逐渐下降，电极电 位发生变化，导致副反应加快发生，电极反应选择性降低，从而主反应的电流效率逐渐下降。
进展与问题
有机电合成的研究近二十年来进展迅速，主要进展如下： a) 固体聚合物电解质(SPE)在电化学中的应用。SPE是一种高分子离子交换膜，有较好的 化学和机械稳定性、优良的导电性等优点。
b) 碳载Sb- Pb- Pt电催化纳米材料的最新研究进展。实验表明，碳载Sb- Pb- Pt电催化 纳米材料的催化活性和稳定性远高于常用的Sb和Pb等金属电极，应用前景很好。
机理与方法
在电解池的阴阳两极可发生不同种类的反应：
阳极反应
阴极反应
机理与方法
按合成方法，有机电化学合成可以分为直接有机电化学成和间接有机电化学合成
直接有机电化学合成，反应直接在电极表面完成，这类反应占多数，包括氧化、还原、裂解、 偶联、缩合、卤代等。 间接有机电化学合成，氧化还原反应采用传统化学方法进行, 但氧化剂(或还原剂)反应后利用 电化学方法再生以后循环使用。有槽内式和槽外式两种，槽内式在同一装置中进行化学合成反 应和电解再生反应；槽外式在电解槽中进行媒质的电解再生，然后媒质从电解槽转移到反应器 中进行有机物化学合成反应。
c) 合成理论及工艺技术不够成熟，尤其是电合成反应动力学原理中许多问题有待深入研 究。另外， 在均匀分布、分离技术方面也存在难题。
d) 对于产值低、产量大的领域难以与化学催化合成抗衡，从而转向高产值小批量多品种 产物开发。