关于乙醇氧化产物的分析

关于乙醇氧化产物的分析
乙醇电催化机理
乙醇在电催化剂的作用下发生电化学氧化反应过程较复杂，涉及到多种化学吸附态、碳-碳键的断裂以及多种中间产物。

在酸性溶液中，乙醇在Pt电极上的电催化氧化反应可能按图1所示机理进行.
由图1可以看出乙醇在Pt上既能完全氧化成CO2,也能氧化成乙醛或乙酸。

其产物的分布符合乙醇的浓度效应；即当乙醇浓度较高时，主要产物为乙醛；当乙醇浓度较低时，主要产物为乙酸和CO2。

其原因可能在于，由于乙醇的羟基中仅含有一个氧原子，要氧化为乙酸和CO2时，还需要一个额外的氧原子，即在Pt上发生水的解离吸附：
Pt+H2O→PtOH+H++ e-
由图1也可以看出，PtOH对于乙酸和CO2的形成是必不可少的，而乙醇氧化为乙醛不需要额外的氧原子，所以乙醇浓度较高时，Pt电极上覆盖的有机物种也较多，阻止了Pt的活性位上PtOH的形成，对乙酸和CO2的形成不利，使乙醛成为主要产物；反之，乙醇浓度较低时，即水含量较高时，有利于PtOH的形成，乙酸和CO2成为主要产物，从而产生所谓的浓度效应。

在研究人员利用在线质谱仪测试时发现，水与乙醇的摩尔比在5～2之间时，乙醇氧化的产物主要是乙醛，摩尔比越大，产物CO2越多。

亦即乙醇浓度越低，产物CO2越多，氧化越彻底，但乙醇浓度的降低势必会引起反应物传质困难，从而造成电池性能的下降。

对于乙醇氧化动力学结果表明，乙醇浓度不同时，以下反应的速度是不相等
的：
C2H5OH→CH3CHO+2H++2e- (1)
C2H5OH+H2O→CH3COOH+4H++4e- (2)
当乙醇浓度大于0.05mol/L时，(1)式的反应速度大于(2)式，使得乙醛成为主要产物；反之，乙酸成为主要产物。

乙醇在Pt电极上发生氧化反应得到不同的氧化产物也与其所处的电极电位
有关，如表2所示。

事实上，乙醇在纯Pt上完全氧化成CO2时很困难的。

乙醇氧化过程中涉及到、碳-碳键的断裂[Pt+（CH3CO）Pt→PtCO+ PtCH3],反应中间产物CO在Pt上的吸附PtCO会引起Pt的中毒，所以氧化为CO2的量是极少的。

DEFC阳极催化剂
乙醇在Pt电极上的电催化氧化反应，由于一些强吸附中间物质如CO使得Pt很快中毒，包括线式吸附和桥式吸附的CO以及中间产物乙醛、乙酸和其他一些副产物都被电化学调制红外反射谱（EMIRS）所检测到。

然而研究结果表明，CO 中毒问题在负载型Pt催化剂表面上与其在光滑Pt电极上相比显得不太明显。