电催化技术 (Technology of Electrocatalysis).

原电池：借助氧化还原反应把化学能直接变成电能的装置。
原电池组成：
① 电极
负极：电子流出的一极， 发生氧化反应。 正极：电子流入的一极， 发生还原反应。 ② 盐桥 盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼
脂制成的胶冻。
铜锌原电池 （丹尼尔电池）
电
解：在外电源的作用下被迫
发生的氧化还原过程。
电解池：将电能转变为化学能的
物膜的材料组成和制备方法而改变，因而能够获得良好的 稳定性和催化活性。 缺点：有效电极面积很小，传质差，导致单位时空处理效 率较低。
1. 催化电极与电极材料的种类
b. 三维电催化电极
定义：在原有的二维电极之间装填粒状或其他屑状工作
电极材料，致使装填电极表面带电，在工作电极材料表面 发生电化学反应。 优点：面积比较大且能以较低的电流密度提供较大的电 流强度；粒子之间间距小，物质传质极大改善；单位时空 产率和电流效率均极大提高，尤其对低电导率废水，其优 势更是明显。
◎ 电催化技术的优点、局限性及展望
电催化电极电解质
电极——指与电解质接触的电子导体或半导体，它 既是电子贮存器，能够实现电能的输入或输出，又 是电化学反应发生的场所。 催化电极——首先应该是一个电子导体，其次要兼 具催化功能，即：既能导电，又能对反应物进行活 化，提高电子的转移速率，对电化学反应进行某种 促进和选择。
DSA电极——以特殊工艺在金属基体（如Ti，Zr，Ta，
Nb等）上沉积一层微米或亚微米级的金属氧化物薄膜（如
SnO2，IrO2，RuO2，PbO2等）而制备的稳定电极。 DSA类电极通过改进材料及涂层结构提供了较高的析氧 过电位，防止阳极氧气的析出，提高其电流效率。
1. 催化电极与电极材料的种类
优点：由于DSA类电极的化学和电化学性质能够随着氧化
通以直流电后，阳极材料会在电解过程当中发生溶解，
电浮选
在对废水进行电化学处理过程中，通过电极反应在阴极 和 阳 极 上 分 别 析 出 H2 和 O 2 ， 产 生 直 径 很 小 （ 约 8~15μ m ）、分散度很高的气泡，作为载体吸附系统中 的胶体微粒及悬浮固体上浮，在水面形成泡漠层，用机 械方法加以去除，从而达到分离污染物的目的。 可通过调节电流、电极材料、pH值和温度可改变产气量 及气泡大小，满足不同需要。
1. 催化电极与电极材料的种类
a. 金属电极
金属电极是指以金属作为电极反应界面的裸露电极，除
碱金属和碱土金属外，大多数金属作为电化学电极均有很 多研究报道。 b. 碳素电极 由元素碳组成的电极的总称。可分为天然石墨电极、人 造石墨电极、碳电极以及特种碳素电极等四类。
电催化的定义
定义：在电场作用下，存在于电极表面或溶液相中 的修饰物能促进或抑制在电极上发生的电子转移反 应，而电极表面或溶液相中的修饰物本身并不发生 变化的一类化学作用。
电催化的特点
——与常规化学催化相比
1. 在常规的化学催化作用中，反应物和催化剂之间的电子传 递是在限定区域内进行的。因此，在反应过程中，既不能从 外电路中送入电子，也不能从反应体系导出电子或获得电流； 在电极催化反应中有纯电子的转移。电极作为一种非均相催 化剂既是反应场所，又是电子的供—受场所，即电催化反应 同时具有催化化学反应和使电子迁移的双重功能。
光电化学氧化
在电场作用下，以光催化剂作为电化学催化电极，使 阳极发生电催化作用对阳极槽中的有机物进行催化降 解的同时，并在紫外光作用下，降解污染物，从而大 大提高了对难降解有机物的催化降解效率。
主要内容
◎ 电化学 ◎ 电催化的定义及特点 ◎ 电催化去除污染物的基本原理
◎ 电催化电极与电解质
◎ 电催化废水处理反应器形式及应用
电催化电极电解质
1. 催化电极与电极材料的种类 2. 催化电极的性能 3. 电催化电极的组成及结构（表面材 料、基础电极、载体和电极表面结构） 4. 电解质
1. 催化电极与电极材料的种类
主要分为两大类：二维电极；三维电极.
1. 催化电极与电极材料的种类
a. 二维电催化电极
应用最广泛的是DSA类电极。
◎ 电催化废水处理反应器形式及应用
◎ 电催化技术的优点、局限性及展望
电催化去除污染物的基本原理
电பைடு நூலகம்学还原
直接还原 间接还原 电化学转换 电化学燃烧
电化学氧化
直接氧化
间接氧化
电凝聚作用
电浮选
光电化学氧化
电凝聚作用
在电解过程当中，如果采用铝质或铁质的可溶性阳极， 形成金属阳离子Fe3+、Al3+等，与溶液中的粒子形成 具有絮凝作用的胶体物质，这些物质可促使水中的胶 态杂质絮凝沉淀，从而实现污染物的去出。
——与电化学相比
电催化反应在电化学反应的基础之上，主要是在电极上修 饰表面材料及化学材料来产生强氧化性的活性物种，从而提高 其降解有机物的能力； 电化学反应只是简单电极上的反应，其 处理效率明显比电催化反应低。
主要内容
◎ 电化学 ◎ 电催化的定义及特点 ◎ 电催化去除污染物的基本原理
◎ 电催化电极与电解质
装置。
阳极：与电池正极相联 阴极：与电池负极相联
根据离子迁移的方向，又分为：
阴极：是阳离子移向的一极 阳极：是阴离子移向的一极
电解NaOH的电解池
主要内容
◎ 电化学 ◎ 电催化的定义及特点 ◎ 电催化去除污染物的基本原理
◎ 电催化电极与电解质
◎ 电催化废水处理反应器形式及应用
◎ 电催化技术的优点、局限性及展望
电催化技术
（Technology of Electrocatalysis)
主要内容
◎ 电化学 ◎ 电催化的定义及特点 ◎ 电催化去除污染物的基本原理
◎ 电催化电极与电解质
◎ 电催化废水处理反应器形式及应用
◎ 电催化技术的优点、局限性及展望
电化学
电化学定义：研究电能与化学能之间相互转化的学科。 原电池：化学能转化为电能 电解池：电能转化为化学能 转化条件： 1. 涉及的化学反应必须有电子的转移 ——氧化还原反应。 2. 化学反应必须在电极上进行
电催化的特点
——与常规化学催化相比
2. 在常规化学催化反应中，电子的转移过程无法从外部加以 控制；电催化反应过程中可以利用外部回路控制电流，使反 应条件、反应速度比较容易控制，并可以实现一些剧烈的电 解和氧化-还原反应的条件。
——电催化反应输出的电流则可以用来作为测定反应速度快慢 的依据
电催化的特点