电极材料和膜材料.pptxVIP

碳和石墨在电化学应用中具有的优缺点：优点：（1）导电及导热性能好。（2）具有较好的耐蚀性。（3）易加工为各种形态及不同形状的电极。（4）价廉、易得。缺点：机械强度较低、易磨损，可在一定条件下氧化损耗。

等轴晶系的金钢石、六方晶形的石墨、非晶体的无定形碳。碳的典型形态：碳和石墨制品压制、烧结后，内部存在大量微孔，工业上常用孔隙率、假密度、真密度表征这一结构特点。碳和石墨的结构：一、碳和石墨的结构

石墨的晶格结构：

二、碳和石墨的机械物理性质机械物理性质：电阻率、机械强度。

三、碳和石墨的化学性质和电化学性质化学性质：比较稳定，在常温下与各种气体不发生化学反应。明显氧化反应：无定形碳，350℃。石墨，450℃。反应速度与碳材料的结构、气体压力有关。除与强氧化性酸(如浓硫酸、浓硝酸、王水)及盐作用外，在一般的电解液中是稳定的。

阳极材料(影响其阳极腐蚀的因素)：溶液的浓度、PH值、碳材料的特点酸性溶液：电化学氧化造成电极的损耗，不仅使外层碳原子生成CO和CO2，且可造成石墨膨胀、剥离碱性溶液：碳材料的腐蚀较弱。阴极材料：不致发生电化学腐蚀，研究焦点：电催化活性。电化学性质：

阳极析氯：析氯过电位低、导电好、易加工、价廉。阳极析氧：由于阳极析氧产生的石墨氧化及由于机械强度差产生的损耗，使极距增大、槽压升高，且堵塞隔膜，因而必须定期（6－8个月）更换石墨阳极和隔膜。1、在氯碱工业和无机电合成中的应用四、碳和石墨在工业电解中的应用

2、碳和石墨在有机电合成中的应用阳极材料：在以阳极氧化制取产品时，电极的溶解成为严重问题，性能稳定的玻璃碳电极在有机电合成中得到成功的应用，可取代铂电极。阴极材料：由于碳和石墨表面析氢过电位较高，在以阴极还原反应形成产物的电解合成中，是合适的阴极材料，可获得较高的产率及电流效率。

碳和石墨在有机电合成中的应用

利用碳材料高的比表面、良好的渗透性及价廉易得的优点，可在水处理中作为电解沉积、离子交换及电吸附的电极材料，回收其中的金属离子、除盐及净水。如：采用多孔的碳和石墨电极，以电解方法，可将Cu2+从浓度很低（10-2～10-4mol/L)的污水中回收，使其浓度下降为1％或更低。123、碳和石墨在水处理中的应用

碳阳极：铝电解石墨阳极：熔盐电解制取镁、钠、锂等金属01自熔式电解槽：碳阳极糊，在槽外配置好后，插入电槽，利用电槽的高温烧结成型。石墨阳极和碳电极在电解时发生阳极氧化，生成属于消耗性的活性阳极。预焙式电解槽：碳阳极024、碳和石墨在熔盐电解中的应用

金属氧化物电极：将具有电催化活性的金属氧化物附载于基体表面。过渡金属氧化物具有良好的电催化活性，按其结构可分为三类：金红石型氧化物、尖晶石型氧化物、钙钛矿型氧化物电催化剂基体的基本要求：良好的电子导电性；稳定耐蚀。2－2金属氧化物电极

一、金属阳极（DSA)金属阳极的发展：广义的金属阳极，根据电催化剂的组成，分为：铂系、非铂系。铂对析氯反应具有良好的电催化活性，但价格昂贵，仅在19世纪人造石墨出现前有所应用。1913年，Stevens提出在钨表面镀铂的阳极，但性能欠佳，未能应用。

Beer在50年代提出了钛极镀铂阳极的专利，然而因铂损耗大且昂贵，未能推广应用。60年代中叶，Beer研究出了“金属阳极”，并实现商品化生产，在氯碱工业中迅速推广，几乎取代了石墨阳极，被称为“现代电催化中最辉煌的成就”。金属阳极（形稳阳极）：以钛为基体，以RuO2和TiO2为电催化剂基本组分的金属氧化物电极。一、金属阳极（DSA)

DSA的特点（用于氯化物介质中析氯电极反应）电催化活性高，使析Cl2过电位明显降低，从而减小了槽压和能耗。在氯化物介质中耐蚀，工作寿命长，电极尺寸稳定，电极间距不变，槽压稳定，有利于电解槽长期稳定工作。由于析氯过电位低，可提高电流密度，即生产强度，使电化学反应器的时空产率大为提高。i=1550A/m2，石墨阳极析氯过电位330mv，DSA20~30mv

No.3阳极组成：基体、涂层。涂层组分：RuO2、TiO2。RuO2作为析氯反应的电催化剂，具有优良的电催化活性，而TiO2与RuO2具有相似的晶体结构，形成金红石型固溶体，并可与钛基体表面的TiO2固溶，既可使活性组分Ru以稳定形式存在，又可使涂层与基体具有牢固的结合力。No.2No.12、DSA阳极的组成、结构及导电性能

03氧化物和基体之间的界面。决定电极的稳定性。02氧化物和电解液的微观界面。由于电解液渗入涂层微孔和晶粒间形成的。01氧化物和电解液的宏观界面。DSA阳极结构：2、DSA阳极的组成、结构及导电性能

2、DSA阳极的组成、结构及导电性能

DSA阳极的导电性能：A介于金属与半导体之间，DSA阳极的电导率不仅与其化学组成有关，还与膜的微观结构