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第五章电催化材料 第一部分：催化剂的理论基础 目录 第二部分：催化电极的制备 第三部分：电催化材料的性能分析 第四部分：单击此处添加文字内容 01 催化剂的理 论基础 催化剂的理论基础 □催化剂的概念： 催化剂是一种改变反应速率但不改变反应总的标准吉布斯自由能的物质。在化学反应过程中，人们根据生产需要合理选择催 化剂，可以加快或减缓反应速率，从而更高效地获得目标产品。能够加快反应速率的催化剂为正催化剂，反之，为负催化剂。 化学反应的进行取决于反应的活 化能(反应的能量壁垒)等动力 学因素。催化剂的作用就是降低 催化反应如下列方程式所示： 反应活化能，使其在相对温和条 件下能够以较快的速率进行反应。 X+C→XC E.(无催化剂) Y+XC→XYC 能量 E.(有催化剂) XYC→ZC+Y X,Y ZC→→Z+C Z △G 催化剂不会影响△G的变化，催化 X+Y→Z 0 反应过程 作用不能改变化学平衡。 图5-1 催化剂改变反应历程 催化剂的理论基础 □催化剂的种类及性能指标： 通常可以将催化剂分为均相催化剂、多相催化剂和生物催化剂。 对于催化剂和反应物处于同一相态(固态、液态或气态)的情况，反应过程中没有相界面的存在，这样的反应称为均相催化反 应。具有均相催化作用的催化剂为均相催化剂，主要有液相和气相两种。 多相催化剂又称非均相催化剂，催化剂与它们催化的反应物处于不同的状态。扩散是多相催化中必不可少的过程，根据扩散 的类型可分为普通扩散和孔内扩散。 生物催化是指利用生物有机体，比如细胞、细胞器、细胞组织或者酶等作为催化剂进行化学反应的过程，又称为生物转化。 催化剂的理论基础 直接电催化还原 电催化还原 间接电催化还原 □电催化的工作原理： 电化学转换 电催化是在电场作用下，存在于电极表面 直接电催化氧化 或溶液中的修饰物促进或抑制电极上的 电催化氧化 电化学燃烧 电