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技術(shù)資訊

電催化與異相催化的區(qū)別

2021-11-03 15:03:53

電催化:在電極反應(yīng)中,電極能夠顯著地影響電化學(xué)反應(yīng)的速率,而電極卻又不發(fā)生任何凈變化,這就是電催化,而用到的電極也就被稱為電催化劑。但是,電催化與工業(yè)中常見的異相催化還是有很大的不同,如下:

1、影響因素不同。除了與異相催化一樣,都要受到溫度、濃度、壓力、催化材料、反應(yīng)本身的影響因素外,還受到電極電勢的影響。而且,在電催化中,電極電勢是影響最大、研究最多、首先要考慮的因素。電極電勢能夠改變電子的能級,改變電極反應(yīng)的活化能,因此在電化學(xué)研究中,電極電勢是最重要的考慮因素。

2、溶液中不參與反應(yīng)的離子或者溶劑對反應(yīng)也有影響。電催化中,溶質(zhì)在溶劑中的擴(kuò)散系數(shù)直接影響高電流區(qū)域的極化曲線;對于H質(zhì)子參與的反應(yīng),最好是質(zhì)子溶劑;如果在電解池中,每種離子都有特定的電解電位,目標(biāo)離子的電位也可能是其他雜質(zhì)離子的電極反應(yīng)電位。而在異相催化中,反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器之前都會有除雜凈化這一項(xiàng),所有實(shí)際氣相一般僅僅是反應(yīng)物與產(chǎn)物,很少受到雜質(zhì)離子的干擾,影響最大的因素就是催化材料、溫度、壓力,流速等。

3、反應(yīng)溫度不同。工業(yè)中,異相催化都是高溫反應(yīng),石油化工中反應(yīng)溫度基本都是100-600 oC,高溫反應(yīng)。而電催化中,大都是低溫反應(yīng),質(zhì)子燃料電池80-100 oC,甚至常溫的。當(dāng)然也有特別的,固體氧化物燃料電池SOFC反應(yīng)溫度在400-900 oC。高溫反應(yīng)對設(shè)備的要求也更高。

不過最近研究表明,異相催化反應(yīng)的速率也會受到催化劑的電勢的影響,會因?yàn)殡妱莞淖兌淖兇呋瘎┍砻骐x子覆蓋度的改變,這一項(xiàng)現(xiàn)象稱為化學(xué)活性的非法拉第電化學(xué)修飾。

電催化與異相催化的共同點(diǎn)就是:兩者都受到離子的擴(kuò)散、吸附、解吸等步驟的影響。

最后一點(diǎn):電極電勢是電催化劑與異相催化最大的不同點(diǎn)。

文章來源: 化學(xué)家俱樂部(微信公眾號) 作者: 海底暗流


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