利用金刚石膜电合成过氧碳酸钠

论文摘要

电化学是研究电能和化学能相互转化关系的科学,这种转化是在电子导体(如金属、半导体)和离子导体(如电解质溶液、熔盐)的界面上发生的,因此现代电化学又被定义为研究电子导体和离子导体界面现象的一门科学。这是一门重要的边缘科学,因为带电的表面在自然界和生产实践中都是广泛存在的。电合成是指用电化学方法去合成化学物质,这也许是电化学科学应用于实践的一个最重要的分支,它为人类提供一系列用其他方法难于制得的材料,如钠、钾、铁、钙、铝,及许多强氧化性或还原性的物质、有机化合物等,它为解决目前化学工业给地球环境带来的污染问题,展示出一条有效而又切实可行的道路。过氧化物和超氧化物都具有强氧化性。过氧化物在工业生产和人们生活中起着显著的作用。现有的电合成过氧碳酸钠技术是碱性条件下,在铂电极上电解碳酸钠溶液,可以电合成得到过氧碳酸钠。过氧碳酸钠的应用很容易受到添加物的影响,并且铂电极也很容易被所添加的催化剂腐蚀,因此最好不添加催化剂。然而电合成过氧碳酸钠时若不添加催化剂,其效率会大幅度的降低。近年来,用金刚石膜作阳极进行电化学氧化在处理含有机物的工业污水有很广的应用前景。对比其他的电极材料,金刚石膜电极有更好的化学和电化学稳定性,并且有更高的电流效率。另外,它具有宽电化学势窗,低残留电流,极好的电化学稳定性以及表面不易被污染等,这是在电化学中很重要的优势。金刚石膜的电化学氧化电势很高,能大量的产生羟基自由基,羟基自由基氧化性很高,可以在金刚石膜的表面实现直接氧化。最近,有关于电合成过氧碳酸钠的报道。与传统的合成方式相比电合成有了很大的改进。本论文具体论述了电极的选择的问题以及利用金刚石膜电极电合成过氧化物的优势。在电化学氧化中,电极材料的电极电势不同,电流效率不同,只有阳极的电极电势高于反应物的反应电势时,反应物才会被氧化,因此选择合适的电极材料是一个关键。研究金刚石膜电极的电化学特性,及其作为电极的优势。通过了解电合成的原理,掌握过氧化物电合成的特点,研究电合成过氧化物的关键。对比现有的过氧化物的电合成方法与用金刚石膜电极进行电合成,研究用金刚石膜电极用于电合成过氧化物的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 电化学和电合成
• 1.1.1 电化学的发展和历史背景
• 1.1.2 电合成的历史背景和发展前景
• 1.1.3 电合成法的优点与缺点
• 1.2 过氧碳酸钠概况
• 1.3 金刚石简介
• 1.3.1 金刚石的晶体结构
• 1.3.2 金刚石的性质
• 1.3.3 金刚石膜电极的电化学研究方法
• 1.4 本论文的研究内容
• 第二章 无机物的电化学合成
• 2.1 无机电合成的种类
• 2.1.1 电还原合成
• 2.1.2 电氧化合成
• 2.2 电解因素的选择和控制
• 2.2.1 电极材料
• 2.2.2 隔膜
• 2.2.3 介质
• 2.2.4 电解槽
• 2.3 电化学合成有机物过程中的影响因数
• 2.3.1 温度的影响
• 2.4 添加剂对电化学氧化的影响
• 2.4.1 NaCl对电化学氧化的影响
• 2.4.2 NaOH对电化学氧化的影响
• 第三章 金刚石膜电极在电化学中的应用
• 3.1 金刚石膜电极电化学氧化有机物原理
• 3.2 金刚石膜电极在电化学的优势
• 3.2.1 金刚石膜电极的宽电势窗口
• 3.2.2 金刚石电极的低背景电流
• 3.2.3 优异的物理及化学稳定性
• 第四章 掺杂金刚石膜电极的制备
• 4.1 热丝化学气相沉积法制备金刚石膜电极
• 4.1.1 金刚石膜沉积原理
• 4.1.2 热丝化学气相沉积法制备过程
• 4.1.3 热丝化学气相沉积法制备过程的分析
• 4.2 金刚石薄膜的表征
• 第五章 过氧碳酸钠的电合成
• 5.1 利用金刚石膜电化学合成过氧碳酸钠的实验过程
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 实验步骤
• 5.1.3 实验器件和设备
• 5.1.4 实验现象与数据处理
• 5.1.5 合成过过氧碳酸钠的原理分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢