电化学合成技术研究进展
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电化学合成技术的研究进展电化学合成技术是一种新兴的绿色化学合成技术,通过电流作用下的化学反应来合成化学品。
相比传统化学合成技术,电化学合成技术具有环保、高效的特点,并且能够在合成过程中控制化学反应的选择性和效率,因此受到了越来越多的关注。
本文将对电化学合成技术的研究进展进行探讨。
一、电化学合成技术的研究背景和意义电化学合成技术的出现得益于工业化进程所带来的环境问题日益突出。
传统化学合成技术使用大量的有机溶剂,产生大量的废水和废气,对环境造成巨大压力。
与此相比,电化学合成技术是一种绿色、环保的化学合成技术,能够在无机电极的作用下直接将电子转移给反应物,从而实现环境友好型的化学合成过程。
同时,在实现绿色化合成的同时,电化学合成技术还具有高效化、可控性等优点。
由于化学反应发生在电极表面,因此可以直接控制反应情况和反应速度。
同时,通过调节反应条件,也能够实现反应产物的选择性。
因此,电化学合成技术拥有广阔的应用前景,特别是在高科技材料的制备和新能源储存领域。
二、电化学合成技术的研究现状目前,电化学合成技术已成为化学合成领域的研究热点之一。
自上世纪初克服了电极表面氧化物的问题开始,电化学合成技术就逐渐发展起来。
近年来,随着化学合成技术的不断进步和绿色环保意识的提高,电化学合成技术也取得了重要进展,涵盖了各个化学领域。
在合成材料领域,电化学合成技术被广泛用于钙钛矿太阳能电池的制备。
传统的制备方法需要高温高压反应,而电化学合成技术可以在室温下制备钙钛矿太阳能电池,具有更低的制备成本和更短的制备时间。
同时,在电催化领域,电化学合成技术也被广泛用于催化剂的制备,特别是贵金属催化剂的制备,通过电化学合成技术可以大大降低催化剂的成本。
在有机合成领域,电化学合成技术也有着广泛的应用。
例如,利用电化学合成技术可以实现对非对称的有机分子的高选择性合成。
另外,电化学还被用于药物合成,通过控制电化学反应条件和电化学反应体系,可以实现更快捷,更高效的药物生产过程。
电气化学技术的研究进展电气化学技术指的是将电化学和电力工程学相结合,通过电化学反应来实现能量转换和储存的技术。
其发展历程可以追溯到19世纪末期,至今已经取得了很大的进展。
本文将就电气化学技术的研究进展进行探讨。
1. 电化学测量技术方面的进展电化学测量技术是电气化学技术的重要组成部分,它主要是利用电化学反应的性质来测量各种物质的化学活性、浓度以及阳极和阴极电势的变化。
与传统理化测量方法相比,电化学测量技术具有灵敏度高、精度好、扩展性强等优点。
在电化学领域,目前最广泛应用的测量技术是循环伏安法、恒电位法和交流阻抗法。
循环伏安法是一种基于反应交替进行的测量方法。
在测量过程中,电极电势的变化将会引起电流的反应,随着电势的回复,电流也会相应地变化。
利用这种方法可以明确电极反应的特征和机制。
恒电位法通过外界施加恒定电势的方法,来测定反应电流的变化规律。
它的优点在于可以确定电极上沉积物的成分和形貌等信息。
交流阻抗法则主要是通过施加一定频率大小的电流,来测量电极对电流的反应。
它可以用来表征电极的化学反应速率以及电化学界面的形态变化。
除此之外,在电化学领域还涌现了一些新的测量技术。
例如,电化学石墨烯技术基于石墨烯的独特性质,利用石墨烯的高导电性和高比表面积,实现了高分辨率的电化学测量。
2. 电化学能量转换技术方面的进展电化学能量转换技术主要是利用化学能转变为电能或电能转换为化学能的方法,实现储能与释能的过程。
这一领域的研究主要集中在电化学电池和超级电容器等方面。
电化学电池是一种可以将化学能转换为电能的设备,由正极、负极和电解质组成。
在此基础上,目前发展出了多种新型电池技术,如锂离子电池、钠离子电池、锌空气电池等。
其中,锂离子电池最为流行,主要应用于电子产品和动力车辆等领域。
而钠离子电池由于钠更丰富,成本更低,因而在未来的能源储存方面具有较好的发展前景。
超级电容器是另一种重要的电化学储能设备,可容纳的电量极大,对高功率输出具有很强的能力。
有机电合成反应的研究与应用在有机化学领域中,有机电合成反应是一种研究及应用广泛的重要方法。
通过电化学方法,有机物可以在电极上进行氧化或还原,从而实现有机化学反应,进一步扩展了有机合成的范围。
本文将探讨有机电合成反应的研究进展和应用领域。
一、有机电合成反应的原理和机制有机电合成反应是利用电化学方法促进有机物的氧化还原反应。
该方法通过在电极上施加电压,形成一个氧化还原的电位差,从而引发有机物的化学反应。
常用的电化学方法包括电解法、电催化法和电化学发光等。
电解法是最基础的一种电化学方法,它利用电流通过溶液中的有机物,使其在电极上发生氧化或还原反应。
电催化法则是通过在电极表面引入催化剂,使有机物在催化剂的作用下发生氧化还原反应。
电化学发光则是利用电化学方法产生的化学反应生成激发态物质,再通过激发态物质的衰变发出光。
二、有机电合成反应的研究进展有机电合成反应在过去几十年中得到了广泛的研究和发展。
研究者们致力于开发新的电化学方法和电化学催化剂,以提高有机电合成反应的效率和选择性。
以下是一些研究领域的进展:1. 有机合成反应的电催化剂电催化剂在有机电合成反应中发挥着重要的作用。
传统的电催化剂包括金,铂,银等贵金属。
然而,近年来,一些有机化合物也被发现具有良好的电催化性能,如有机合金,有机金属配合物等。
这些有机电催化剂不仅具有较低的成本,还可以实现高效反应和可控选择性。
2. 有机电合成反应的机制研究为了深入理解有机电合成反应的机理,科学家们进行了大量的研究。
利用电化学方法和理论计算手段,他们揭示了有机电合成反应的中间体和过渡态,并提供了对反应路径的详细描述。
这为有机电合成反应的优化和设计提供了重要的理论指导。
3. 有机电合成反应的新方法和新策略随着研究的深入,越来越多的新方法和新策略被应用于有机电合成反应中,以提高反应的效率和选择性。
其中包括光电化学方法,电合成催化剂的设计和合成,以及控制电位的精确控制等。
三、有机电合成反应的应用有机电合成反应在有机合成领域具有广泛的应用前景。
电化学的新进展电化学是研究电荷在物质中转移和转换的学科,它在能源、化工、材料等领域有广泛应用。
近年来,随着科技的不断进步,电化学也发展出了许多新的技术和方法。
本文将从新的电化学材料、新的电化学反应以及新的电化学装置三个方面来讨论电化学的新进展。
新的电化学材料电化学材料是电化学反应过程中不可或缺的一部分。
近年来,科学家们通过不断地研究和探索,发现了不少新型电化学材料。
其中,有一些独特的特性和应用价值。
1.金属有机骨架材料(MOFs)金属有机骨架材料是一种具有高表面积和可调节孔径的晶态材料。
它的结构由金属离子和有机配体构成,因此可以通过调节不同的配体和金属离子来实现材料的可控合成。
MOFs具有很高的比表面积,因此可以作为优良的电化学电极材料,用于储能和储氢等方面。
2.二维材料二维材料是一种很薄的材料,其厚度不超过一定的层数。
由于其具有独特的电学和光学性质,因此在电化学领域的应用得到了广泛的关注。
例如,石墨烯是一种二维材料,具有很高的导电性和机械强度,因此可以作为高性能的储能材料和电极材料。
新的电化学反应除了新的电化学材料外,还有新的电化学反应出现。
这些反应具有高效、绿色和经济的特点,为化学工业的发展带来了新的希望。
1.电催化还原电催化还原是指通过电气化学反应来还原有机化合物,从而达到环境友好和高效利用资源的目的。
这种反应一般使用金属催化剂、羰基化合物和n-脱氧糖作为还原剂。
近年来,科学家们通过不断地改进,已经成功地将电催化还原应用于某些重要的有机化合物合成中。
2.电生氧化电生氧化是指通过电气化学反应来氧化有机化合物,从而达到污染物和废弃物治理的目的。
这种反应可以通过直接电生氧化、电生臭氧和电生过氧化氢等方法实现。
与传统的氧化方法相比,电生氧化的优点在于反应条件温和、反应产物纯度高、催化剂循环使用等。
新的电化学装置新的电化学装置是实现新的电化学反应和利用新的电化学材料的重要途径。
它们具有高效、安全、节能和绿色的特点,能够在不断发展的电化学领域中发挥巨大的作用。
电催化合成酒精技术的最新进展酒精是一种常用的化学原料和燃料,其合成技术一直备受关注。
电催化合成酒精技术是一种利用电化学催化剂来促进醇类化合物合成反应的方法。
这种技术可以通过电化学还原二氧化碳等原料来合成酒精,具有高效、环保和可持续等优势。
近年来,电催化合成酒精技术取得了重大突破和进展。
首先,最新的研究成果表明,利用过渡金属催化剂可以显著提高电催化合成酒精的效率。
针对电化学合成酒精的反应机理,研究人员发现过渡金属催化剂可以提供更高的反应活性和选择性,从而加速反应速率并降低副反应的产生。
例如,铜基催化剂在催化CO2还原生成醇类化合物方面表现出了高效率和高选择性。
这一发现为提高电催化合成酒精的效果提供了重要的理论指导。
其次,纳米结构催化材料在电催化合成酒精技术中扮演着重要角色。
纳米催化剂具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点,可以提供更多的反应场所和催化活性。
研究人员在电催化合成酒精中广泛应用了纳米催化剂,包括纳米金、纳米碳、纳米合金等。
这些纳米结构催化材料在CO2还原等反应中展现出了优异的催化性能,为酒精的高效合成提供了新思路。
此外,电催化合成酒精技术也涌现出了新的电化学催化剂。
传统的铂族金属催化剂价格昂贵且稀缺,并不适合大规模应用。
因此,研究人员致力于寻找代替物质。
近年来,一些非贵金属催化剂被发现具有良好的催化性能,包括钼硫化物、过渡金属化合物和碳基材料等。
这些新型催化剂在电催化合成酒精中展现出了潜力,并有望实现酒精的经济可持续合成。
此外,电催化合成酒精技术的最新进展还包括反应条件和催化系统的优化。
随着理论模拟和实验条件的改进,研究人员能够控制反应温度、电势和反应介质等因素以提高反应效率。
同时,对催化剂的设计和制备也取得了重要进展,如调控催化剂的形貌和结构,改变电催化反应的界面特性等。
这些优化措施有效地改善了电催化合成酒精的催化活性和稳定性。
最后,电催化合成酒精技术的最新进展还包括与太阳能、风能等清洁能源的结合。
浅谈电化学合成摘要:电化学合成作为一种新型的合成方法,其研究和工业应用进展迅速,本文主要针对电化学合成中所涉及到的合成工艺,分类,研究内容以及一些亟待解决的问题进行了详细的论述,最后针对电化学合成这种新型的技术其发展前景进行了简单的展望。
关键词:电化学合成,合成工艺,电化学动力学一、前言早在19世纪初期,雷诺尔德和欧曼发现电是一种强有力的氧化剂和还原剂,那时他们就已经用醇稀溶液进行过电解反应的研究。
1934年,法拉第首先使用电化学法进行了有机物的合成和降解反应研究,发现在醋酸盐水溶液中电解时,阴极上会析出CO,并生成烃类化合物。
后来,柯尔贝在法拉第工作的基础上,创立了电化学合成(又称电解合成)的基本理论[1]。
虽然电化学合成的研究早在19世纪初就已经开始,但是限于理论和工艺复杂性及有机催化合成迅速发展带来的竞争,只是作为化学家们在实验室中制备化合物的一种常用方法,并未在工业化上迈出步伐。
众所周知,有机合成在整个化学工业中占有很大比重,但有机合成反应往往是副反应众多的化学反应,工艺流程复杂,环境污染大,因此近年来绿色工艺,洁净技术,环境友好工艺成为化学工业发展的前沿,其中被称为“绿色合成”技术的有机电化学合成工艺作为一种崭新有效的化学合成方法,日益受到人们的重视。
1965年,美国Monsanlo公司15万吨己二睛装置的建成投产,标志着有机电台成进入了工业化时代.从此,化合物的电化学性质和电化学反应机理的研究得到了快速发展,以有机电合成为基础的工业领域不断出现,世界工业先进国家电化学合成的发展非常迅速,目前已有上百种化工产品通过电化学合成实现了工业化生产或者进入了中试阶段。
近年来每年发表的有关电化学合成方面的研究论文几百篇,有关的专利发明每年平均有50470项之多[2]。
我国电化学合成方面的研究起步较晚。
近几十年来,我国已有许多研究者涉足这一领域,做了大量研究开发工作。
近10年来,我国电化学合成领域得到了较大的发展,有10多个产品实现了工业化,研究的品种也日趋增多,我国电化学合成科学和技术与世界的差距正在逐步缩小。
电化学合成氨研究进展作者:刘畅刘先军刘淑芝于忠军崔宝臣来源:《当代化工》2020年第03期Research Progress in Electrochemical Ammonia SynthesisLIU;Chang1,;LIU;Xian-jun1,;LIU;Shu-zhi1,2,YU;Zhong-jun1,;CUI;Bao-chen1,2(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Northeast Petroleum University,Heilongjiang;Daqing 163318, China;2. School of Chemistry Engineering, Guangdong University of Petrochemical Technology,Gangdong;Maoming 525000, China)在全球范围内,氨(NH3)是重要的工业化学品,每年合成约2亿t,是主要的最终产品,也是一种重要的中间体[1,2]。
氨被广泛用于各种工业部门,包括能源、制冷、运输、化肥生产(超过80%的生产氨)和制药等[3,4]。
液氨中的氢含量为17.6%(wt),且易于储存和运输,因此使用氨和相关化学品以及作为间接储氢材料受到了人们的广泛关注[5,6]。
目前,Haber-Bosch工艺是合成氨的主要技术手段,该工艺采用Fe基催化剂,以H2作为反应原料,与N2在高温(400~600 ℃)和高压(20~40 MPa)下发生反应。
但该工艺能耗极高,还受热力学要求的限制,氢单程转化率低[7,8],且氢一般都是从天然气等化石燃料中获取的,制氢过程会产生大量的温室气体CO2[9,10]。
随着化石燃料的减少以及全球变暖对环境的危害,开发更经济的可持续性Haber-Bosch合成氨替代工艺具有重要的理论价值和现实意义。
近年来,越来越多的专家学者开始致力于对常压下电化学合成氨的研究,并取得了令人瞩目的研究成果。
电催化高价值化学品合成电催化合成技术是一种利用电化学反应来催化化学品合成的方法。
通过电流的作用,能够高效地催化反应,实现有机合成中复杂分子的构建。
本文将介绍电催化合成技术的原理、研究进展和应用前景。
一、电催化合成技术的原理电催化合成技术的原理是利用电化学过程中的电流和电势来提供活性的电子和阳离子,从而催化有机物的反应。
尤其是在有机合成中,电催化合成技术通过在电解液中加入催化剂实现有机物的氧化还原反应,从而合成目标化合物。
该技术具有高效、选择性强、废物生成少等优点,在有机化学领域得到广泛应用。
二、电催化合成技术的研究进展1. 电催化氧化反应电催化氧化反应是一种将底物通过电流催化氧化转化为高价值化学品的方法。
例如,对芳香烃进行电氧化反应可以得到对应的酚类产物,这种方法在合成精细化学品和药物中具有重要的应用价值。
2. 电催化还原反应电催化还原反应是将底物在电流作用下催化还原为目标产物的方法。
通过调控电压和电流密度,可以实现高效的选择性催化还原反应。
例如,电还原碳酰化合物可以得到相应的醛、醇等化合物,这为合成复杂有机分子提供了有力的手段。
3. 电催化羧酸还原反应电催化羧酸还原反应是利用电流作用下将羧酸转化为醛和醇等化合物的方法。
这种方法不仅具有高效、选择性好的特点,还可以避免传统还原反应中的金属催化剂污染问题。
4. 电催化偶联反应电催化偶联反应是将两个不同底物通过电流催化反应结合在一起形成新化合物的方法。
这种方法能够有效地催化芳香化合物的键合反应,应用于复杂有机分子的合成。
三、电催化合成技术的应用前景电催化合成技术在合成有机化学品和药物中具有广阔的应用前景。
与传统有机合成方法相比,电催化合成技术具有高效、选择性强、反应条件温和等优点。
此外,电催化合成技术还能够减少废物产生,符合可持续发展的要求。
未来,随着电催化合成技术的不断发展,可预见的应用领域将包括药物合成、精细化学品合成和材料合成等。
同时,光电催化、自催化等新技术的加入也将进一步推动电催化合成技术的发展。
电化学能源技术的研究进展电化学能源技术是一项关乎人类未来的重要研究领域。
随着现代科技的不断发展,人们对于能源安全和环境保护的需求不断加强,电化学能源技术便应运而生。
它的研究涉及到电化学反应机理、电极材料设计以及系统性能优化等方面,是一个复杂而系统的科学问题。
本文将就电化学能源技术的研究进展作一简单的综述和总结。
首先,电池技术作为电化学能源技术的一个重要分支,近年来取得了长足的进步。
钠离子电池、锂空气电池、钠离子超级电容器等新型电池不断涌现,其具有能量密度高、循环寿命长等优点,在新能源车辆、电子产品以及能量存储领域发挥着重要作用。
其中,钠离子电池已经成为锂离子电池的竞争对手,其钠离子扩散动力学、电解质及电极材料方面的研究仍然面临着一定的挑战。
锂空气电池则有望成为下一代高能量密度电池,但是其电极的劣化和氧化副反应等问题仍然亟待解决。
和电池技术类似的超级电容器技术也在不断进步,其高功率、长寿命以及低成本等优势受到了广泛关注。
其次,光电催化技术是电化学能源技术的另一重要领域。
通过太阳能的转化,光电催化技术可以实现绿色可持续的能源转化和高效的污染物降解,具有重要的应用价值。
其中,钙钛矿材料、半导体材料等各种光电催化材料不断发展,并已经在污染控制、能量转化等领域得到广泛应用。
同时,近年来,一些新型的光电催化材料,如金属有机框架材料、复合纳米材料等也受到研究人员的关注,这些材料具有良好的光电转化性能,并有望在未来的应用中发挥重要作用。
最后,电化学储能技术也是电化学能源技术的重要领域之一。
通过将能量转化成化学能进行存储,电化学储能技术可以实现电网的可调度性和能量的平衡性,是智能电网系统的重要组成部分。
目前,具有高能量储存密度、长循环寿命的电化学储能器件正在不断涌现。
其中,流电池、钒液流电池、锂离子电池等储能器件作为经典的电化学储能技术具有广泛的应用前景。
此外,以氢为能源存储媒介的氢储能技术也因其极高的储能密度、环保性和便携性,被认为是一种非常有前途的电化学能源储存技术。
电化学合成技术研究进展
摘要:电化学合成作为一种新型的合成方法,其研究和工业应用进展迅速,本文重点介绍了在溶液体系和熔盐体系中一些材料的电化学合成的合成工艺研究进展。
最后展望了电化学合成的发展前景。
关键词:电化学合成氧化还原合成工艺
1溶液体系的电解合成
1.1 金属及合金的电沉积
金属电沉积,主要是在外加电场的作用下,金属或其合金从电解质中以晶体形式沉积。
它包含了电镀、电提取、电解精炼等多种电沉积方式,是目前电化学合成金属材料的主要方法之一。
其中电镀要求沉积金属与基体结合牢固,结构致密,厚度均匀,多用于表面工程处理,合成膜材料;其余两种方法则对合成产物与基体的结合力无特殊的要求,多用作材料的制备。
用电解法制备的金属产品的优点主要是:产物的纯度高,控制电解条件可制得不同聚集态的金属,另外还可制备合金、金属镀层膜材料、有色金属的冶炼和提纯。
1.2 特殊高价态元素化合物的电氧化合成
19世纪初期,Rheinold和Erman发现电是一种强有力的氧化剂和还原剂。
若要进行一个氧化反应,就必须找到一个强的氧化剂。
但是若需要制备这些强的氧化剂,则很难再找到更强的氧化剂,因此,必须采用电化学方法。
高锰酸钾是重要的锰化合物之一,目前,电解法制备高锰酸钾的优点是利用率高、能耗少。
由于在电解过程中,阳极表面容易形成一层钝化膜,阻止阳极的进一步溶解,导致电流效率不高。
Bouzek分别采用电解前阳极的阴极极化和交直流叠加的方法,提高了电解效率。
Denvir等发现随着阳极中碳含量的增加,相应制备的高铁酸盐产率也有所提高。
1.3 低价态元素化合物的电还原合成
阳极能够制备高价态的氧化剂,而阴极则可以进行电还原反应,制备特殊低价态的元素化合物。
曾海燕以活性炭纤维作为阴极,钛钌网作为阳极,无水硫酸钠作为溶液电解质,通过硫酸和氢氧化钠调节溶液的pH值,保持恒温的条件下电解后制得H2O2。
半导体材料Si 的制备目前主要依据西门子法获得,林会会选用价格相对低廉的SUP13Cr不锈钢作为工作电极,在室温条件下非水溶剂碳酸丙烯酯中利用电化学方法还原SiCl 4在室温下获得沉积Si。
范小振利用草酸的电还原成功地制备了羟基乙酸,是一种有机合成中间体和化工产品,应用很广,可用于医学工程材料和高分子材料等领域。
一种重要的有机精细化工中间体-对氨基苯酚(PAP)可利用硝基苯电解还原法制取,与传统的化学制备方法相比具有污染较少,产品品质高,工艺简单等优点。
但是这种方法的关键问题在于硝基苯在介质中的溶解度很小,而电解合成中只有溶解的硝基苯才能有效的参与反应,Noman在含7%的硝基苯中,以硫酸作支持电解质的电解液中加入氧化二甲基十二烷基胺,作为表面活性剂,以Cu(Hg)为阴极,PAP的产率高达95%。
目前,电化学方法合成有机物的报道较多,主要是利用较为廉价的有机原料(如草酸,葡萄糖等)通过电还原制备附加值较高的电化学中间体,这种方法工艺简单,节能环保,应该在以后的生物医学、高分子材料等领域发挥越来越大的作用。
1.4 纳米金属氧化物的电化学合成
电化学合成是制备纳米材料的一种新思路,能够有效地控制合成产物的成分和形貌。
金属氧化物是一类重要的功能材料,常需要达到纳米尺度才能表现其具备独特的物化性能。
如廖学红在不同配位剂存在下,用电合成方法制备出球形银纳米粒子和树枝状的纳米银;Switzer率先介绍了用电化学的方法合成陶瓷薄膜和多晶粉体,并电解硝酸铈合成了纳米级CeO2粉体。
周幸福率先实现了在非水体系中电解金属直接水解法制备纳米NiO 粉体。
此外,纳米TiO2,CuO等纳米金属氧化物的电解合成也获得了成功,但用电化学的方法合成纳米金属氧化物仍存在,电解效率较低、反应机理的阐明不明确等问题。
3 熔盐体系的电解合成
3.1 非金属元素的制取
氟气的制取可通过电解无水氟化氢实现。
但无水氟化氢的电导率很低,一般不适合作为生产元素氟的电解质,工业通常采用电解氟化氢钾或者共融温度只有100℃的氟化氢钾和氟化氢的混合物。
电解副产物中含有较多的HF,若直接排入大气或冷却后排入下水道,不仅造成浪费而且污染环境。
目前较为先进的氟电解工艺,是将HF冷凝回收,循环利用。
硼粉是重要的硼精细化工产品之一,单质B的电解制取一般分为氯化物体系、氟化物体系和氯化物与氟化物混合体系电解。
王兆文等通过在3种不同电解质体系的对比,发现氟盐和氯盐的混合体系为最好,得到的单质片硼纯度最高,达到了90%~95%。
3.2 稀土元素及其合金的制取
稀土金属又称稀土元素,是元素周期表III B族中钪、钇以及镧系15种元素的总称。
稀土金属化学性质相当活泼,一般在水溶液中难以电沉积出来,目前主要通过熔盐电解法制取稀土金属及其合金。
国内稀土资源储量丰富,杨绮琴20世纪90年代在NaCl-KCl-LaCl3熔体中,电解制取了La-Fe合金,电流效率和镧的回收率均可达90%,并认为采用较高的阴极电流密度是提高电流效率的关键因素。
温惠忠以ReF3 -LiF制取混合稀土金属时,发现当确定析出的稀土金属的组成与电解质的组成,控制适当的电解温度,可以生产组成稳定、碳含量低的混合稀土金属。
由于以上几种熔盐体系的温度较高,而低温熔盐没有高温熔盐腐蚀设备、耗能,且不易发生歧化反应等弊端,也不像有机溶剂溶解盐类的能力低和导电性差,是理想的非水电解介质。
杨绮琴在125℃下的尿素-NaCl-CoCl2 -LaCl熔体中,电沉积制备了镧-钴合金,且含镧量获得了大幅的提高。
2005年开发了氧化物电解制备Gd-Fe合金工艺。
研究发现,熔体中阴离子种类对电沉积物的稀土含量有显著影响;往尿素熔体中加入甲酰胺,可降低熔体的粘度,并使电解温度降低到60~70℃,可以进一步降低能耗。
4 展望
电化学合成作为一门古老又新兴的热点学科,可以利用电子的强氧化性和强还原性制备许多特殊价态的物质,也可以选择电镀时不同的电流密度来制备特殊形貌的薄膜材料,能有效地实现材料的改性,但是它存在着一些不足,主要有:(1)由于利用电子的传递和转移来实现新物质的合成,电解反应多限于氧化和还原反应。
(2)由于存在阴阳两极,电解时两极分别会出现氧化产物和还原产物,再加上要保证反应物和目标产物的分离,因此往往需要对电极材料、电解槽结构和隔膜材质提出特殊的要求。
如果加上槽外设备,电解装置的复杂性将会进一步增加。
(3)合成理论及工艺技术不够成熟,尤其是电合成反应动力学原理中许多问题有待深入研究。
(4)某些电化学合成,如电镀的废弃物处理存在困难,且电解液多数剧毒,污染环境。
另外,在产物的均匀性和分离技术方面也存在较大的困难。
由以上总结可见电化学合成并非完美无缺,工艺尚需要不断改善,原理也有待突破。
尽管如此,电化学合成将成为21世纪的热门学科并为人类的进步做出更大的贡献。
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