1.1 A1(Fcc),A2(bcc),A3(hcp)堆积结构的填充分数Xi各是多少？ 0.74 0.68 0.74 1.2 什么是晶胞？若某晶面和晶胞的三条相邻边分别相交于a/2,b/3,2c/3,则该晶面的指标为？ 晶胞是晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙的堆砌而成晶体。该晶面的指标（463） 1.3 晶体的缺陷按几何形式划分为哪几种形式？ 点缺陷，线缺陷，面缺陷和体缺陷等 3.1 什么是催化剂？ 催化剂是一种能够加速反应速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化的物质 3.2 催化作用的四个基本特征是什么？催化剂为什么不能改变反应的平衡位置？催化指标有哪几个？基本特征a.催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应 b.催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数Kf） c.催化剂对反应具有选择性 d.催化剂的寿命 原因：催化剂通过参与改变反应历程、降低反应的活化能来提高化学反应速率。需要注意的是，催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率（对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△Gr值是相同的，即Kf值是相同的，所以平衡位置没有改变。） 催化指标：活性选择性稳定性 3.3什么是助催化剂？分为哪几种？ 助催化剂是催化剂中加入的另一种或者多种物质，本身不具活性或活性很小的物质，但能改变催化剂的部分性质的物质，分为①结构型助催化剂②电子型(调变型)助催化剂 3.4请说明催化剂载体的功能？ 1.提供有效的表面和合适的孔结构 ②增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状 ③改善催化剂的热传导性 ④减少活性组分的含量 ⑤提供附加的活性中心 ⑥与活性组分之间的溢流现象和强相互作用 3.5如何理解催化剂的活性和选择性？ 催化剂的活性：判断催化剂加速某化学反应能力高低的量度。工业上常用给定温度下原料的转化率来表达，催化反应动力学中常用反应速率表达 催化剂的选择性：催化剂有效地加速平行反应或串联反应中的某一个反应的性能。可以用已消耗的原料中转化为目的产物的分率表示。 3.6 时空产率如何计算？ 时空产率：一定条件下单位时间内单位体积或单位质量的催化剂所得产物的量，Y T.S.。 例题：苯加氢生产环己烷，年产15000t环己烷的反应器內装有Pt/Al2O3催化剂2.0m3，若催化剂的堆积密度为0.66g/cm3，计算其时空产率。 解：1年按300天生产计算，则以单位体积(1m3)催化剂计算的为Y T.S. 也可以用单位质量的催化剂来计算时空产率。 时空产率不能单独用来评价催化剂的活性。 3.7 布朗斯特（Bronsted）酸碱和路易斯（Lewis）酸碱的定义是什么？ J.N.Br?nsted对酸碱定义（B酸碱）(1)凡是能给出质子的物质称为酸;(2)凡是能接受质子的物质称为碱; G.N.Lewis定义（L酸碱）(1)所谓酸，乃是电子对的受体，如BF3(2)所谓碱，则是电子对的供体，如
旋转圆盘电极应用研究（一） PINE 旋转圆盘电极的经典应用：氧还原反应（Oxygen Reduction Reaction, ORR ）几乎是所有燃料电池、金属-空气电池的首选阴极反应，也是许多金属腐蚀过程中的主要反应。 （1） 为什么旋转圆盘电极可以应用于ORR pine 旋转圆盘电极的优点就是电极溶液界面反应物的扩散层厚度与电极转速之间有着明确的函数应用，因此可以通过系统的改变反应的转速来调控反应物、产物的传质。对光滑电极上发生的可逆性不好的氧还原反应，可以通过简单的数学处理，完全排除传质的影响从而获得电极对反应的内在动力学参数。 （2） Pine 旋转圆盘电极氧还原研究应用案例 1、 Angew. Chem. Int. Ed ，Sulfur and Nitrogen Dual-Doped Mesoporous Graphene Electrocatalyst for Oxygen Reduction with Synergistically Enhanced Performance ； 2、 Angew. Chem. Int. Ed ，Nitrogen-Doped Ordered Mesoporous Graphitic Arrays with High Electrocatalytic Activity for Oxygen Reduction ； 3、 NATURE MATERIALS ，Co3O4 nanocrystals on graphene as a synergistic catalyst for oxygen reduction reaction ； 4、 ACS Applied Materials & Interfaces ， NiCo2S4@graphene as a 常数 ?≈6 /13/1νδi D
实验报告 电动势的测定及其应用 一．实验目的 1．掌握对消法测定电动势的原理及电位差计，检流计及标准电池使用注意事项及简单原理。 2．学会制备银电极，银～氯化银电极，盐桥的方法。 3．了解可逆电池电动势的应用。 二．实验原理 原电池由正、负两极和电解质组成。电池在放电过程中，正极上发生还原反应，负极则发生氧化反应，电池反应是电池中所有反应的总和。 电池除可用作电源外，还可用它来研究构成此电池的化学反应的热力学性质，从化学热力学得知，在恒温、恒压、可逆条件下，电池反应有以下关系： △r G m =-nFE 式中△r G m 是电池反应的吉布斯自由能增量；n 为电极反应中电子得失数；F 为法拉第常数；E 为电池的电动势。从式中可知，测得电池的电动势E 后，便可求得△r G m ，进而又可求得其他热力学参数。但须注意，首先要求被测电池反应本身是可逆的，即要求电池的电极反应是可逆的，并且不存在不可逆的液接界。同时要求电池必须在可逆情况下工作，即放电和充电过程都必须在准平衡状态下进行，此时只允许有无限小的电流通过电池。因此，在用电化学方法研究化学反应的热力学性质时，所设计的电池应尽量避免出现液接界，在精确度要求不高的测量中，常用“盐桥”来减小液接界电势。 为了使电池反应在接近热力学可逆条件下进行，一般均采用电位差计测量电池的电动势。原电池电动势主要是两个电极的电极电势的代数和，如能分别测定出两个电极的电势，就可计算得到由它们组成的电池电动势。 附【实验装置】（阅读了解） UJ25型电位差计 UJ25型箱式电位差计是一种测量低电势的电位差计，其测量围为 mV .V 1171-μ(1K 置1?档)或 mV V 17110-μ（1K 置10?档） 。使用V V 4.6~7.5外接工作电源，标准电池和 灵敏电流计均外接，其面板图如图5.8.2 所示。调节工作电流（即校准）时分别调节1p R （粗调）、2p R （中调）和3p R （细 调）三个电阻转盘，以保证迅速准确地调 节工作电流。n R 是为了适应温度不同时标准电池电动势的变化而设置的，当温度不同 图5.8.2 UJ31型电位差计面板图 + - -++- + -标准 检流计 5.7-6.4V 未知1 未知2 K 1 R P2 R P3 R P1 R n K 2 I II III 1.01×10 ×1 未知1 未知2 标准断断粗 中 细 ×1 ×0.1 ×0.001 粗细短路
1、催化剂：一种能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化 的物质。 2、固体酸：能够化学吸附碱的固体；能够使碱性指示剂在其上改变颜色的固体。 3、时空产率：指一定条件下（温度，压力，进料组成，进料空速均一定），单位 时间内单位体积或单位质量的催化剂所得产物的量。 4、外扩散：从气流层经过滞留层向催化剂颗粒表面的扩散或其反向的扩散。 5、内扩散：从颗粒外表面向内孔道的扩散或其反向扩散。 6、效率因子：η=观测的反应速率∕本征反应速率〈1。 7、d-带空穴：d带中某些能级未被充滞，可以看做d带中的空穴。 8、施主能级：提供电子的附加能级。 9、受主能级：空穴产生的附加能级靠近价带，容易接受来自价带的电子，称为 受主能级。 10、Frimi能级：电子占用的最高能级。 11、多次浸渍：将浸渍，干燥，焙烧反复进行数次。 12、均匀沉淀：首先使待沉淀溶液与沉淀剂母体充分混合，形成一个十分均匀的 体系，然后调节温度，使沉淀剂母体加热分解转化为沉淀剂，从而使金属离子产生均匀沉淀。 13、孔隙率：每克催化剂内孔体积与催化剂颗粒体积之比。 1、剂的稳定性包括：热稳定性，化学稳定性，机械强度稳定性。 2、Langmair吸附理论的要点包括：吸附剂的表面是均匀的，吸附是单分子层， 吸附与解吸达到动态平衡。 3、固体酸强度的测定包括：胺测定法，气态碱吸附法，TPD法。 4、金属化学键理论包括：能带理论，价键理论，配位场理论。 5、造成催化剂结构非敏感的原因包括：表面再构，提取式化学吸附，金属烷基 物种的形成。 6、稳态催化反应器包括：活塞流反应器，滴流床反应器，返混世反应器。 7、工业催化剂必须具备的条件包括：反应活性高，选择性好，机械强度大。 1、绝大多数工业催化剂有三类可区分的组分：活性组分，载体，助催化剂。 2、助催化剂按作用机理不同分成：结构型助催化剂，电子型助催化剂。 3、催化剂活性的变化经历三个阶段：成熟期，稳定期，衰老期。 4、非理想吸附偏离Langmuir型的吸附情况，偏离的原因可能是：表面的非均匀 性，吸附分子之间有相互作用，发生多层吸附。 5、沉淀物的形成过程包括两个过程：晶核的生成，晶核的生长。 6、对化学吸附研究用的金属有一定的要求：金属表面应该有已知的化学组成， 金属表面应该是清洁的或抑郁清洁的，表面上杂志的性质和浓度是可以弄清楚的。 7、常见分子筛类型包括：方钠型沸石，如A型分子筛；八面型沸石，如X型Y 型分子筛；丝光型沸石；高硅型沸石，如ZSH-5。 8、工业催化剂的制备过程中要对沉淀物进行焙烧，焙烧的作用是：通过物料的 热分解，除去化学结合水和挥发性物质，使其转化成所需的化学成分和化学形态；借助固态反应，互溶和再结晶获得一定的晶型，微晶粒度，孔径和比
-1 - 第二章 IUPAC 于1981年提出的定义：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改 变该反应的标准Gibbs 自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化 反应 特征： （1） 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应 . （2） 只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置 ?对于可逆反应，能催 化正方向的催化剂，就能催化逆反应方向 （3） 催化剂对反应具有选择性 （4 ）催化剂活性有一定寿命 催化反应产物具有选择性的主要原因仍然是由于催化剂可以显著降低主反应的活 化能，而副反应活化能的降低则不明显 . 催化剂组成： 1. 活性组分：化学活性 2. 载体：高表面积，孔结构，机械强度等 3. 助催化剂：对活性组分/载体改性 活性组分：催化剂的主要成分，可由一种物质组成，也可由多种物质组成 活性组分的分类：金属；过渡金属氧化物、硫化物；非过渡金属氧化物 第四章 固体酸：天然粘土物质，天然沸石，金属氧化物及硫化物，氧化物混合物，金属盐 等; 固体碱：碱金属及碱土金属分散于氧化硅、氧化铝，金属氧化物，金属盐等 液体酸：H2SO4,H3PO4,HCI 水溶液，醋酸等 液体碱：NaOH 水溶液，KOH 水溶液 杂化轨道中d 原子轨道所占的百分数称为 d 特性百分数（d%），金属的d%越大，相 应的d 能带中的电子填充越多，d 空穴就越少。广为应用的金属加氢催化剂来说， d%在 40-50% 为宜。 d 带空穴的存在，使之有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。但也不是 d 带空穴越多，其催化活性就越大。因为过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。 金属在载体上微细的程度用分散度 D （ Dispersion ）来表示，其定 因为催化 反 应都是在位于表面上的原子处进行，故分散度好的催化剂，一般其催化效果较好。当 D = 1时，意味着金属原子全部暴露。 第五章 环境友好加工要求：极高的转化率；接近 100%的选择性；污染物的浓度必须降至 10-6级或零排放。 金属的分散度： 义为： 表面的金属原子 / g 催化剂 总的金属原子
第八章可逆电池的电动势及其应用 返回上一页 1. 试将下述化学反应设计成电池: (1) AgCl(s)=Ag+(aAg+)+Cl-(aCl-) (2) AgCl(s)+I-(aI-)=AgI(s)+Cl-(aCl-) (3) H2(pH2)+HgO(s)=Hg(l)+H2O(l) (4) Fe2+(aFe2+)+Ag+(aAg+)=Fe3+(aFe3+)+Ag(s) (5) H2(pH2)+1/2 O2(pO2)=H2O(l) (6) Cl2(pCl2)+2I-(aI-)=I2(s)+2Cl-(aCl-) 2. 298K时下述电池的E为1.228 V Pt,H2( )|H2SO4(0.01 mol/kg)|O2( ),Pt 已知H2O(l)的生成热为-286.1 kJ/mol.试求: (1) 该电池的温度系数. (2) 该电池在273 K时的电动势.该反应热在该温度区间内为常数.
3. 电池Zn(s)|ZnCl2(0.05 mol/kg)|AgCl(s)+Ag(s) 的电动势E ={1.015- 4.92×(T/K-298)}V.试计算在298 K当电池有2 mol 电子的电量输出时,电池反应的Δr G m, Δr H m, Δr S m和此过程的可逆热效应Q R. 4. 一个可逆电动势为1.07 V的原电池,在恒温槽中恒温至293 K.当此电池短路时(即直接发生化学反应,不作电功),有1000 C的电量通过.假定电池中发生的反应与可逆放电时的反应相同,试求以此电池和恒温槽都看作体系时总的熵变化.如果要分别求算恒温槽和电池的熵变化,还需何种数据? 5. 试为下述反应设计一电池 Cd(s)+I2(s)=Cd2+(aCd2+=1.0)+2I-(aI-=1.0) 求电池在298K时的 ,反应的和平衡常数 .如将反应写成 1/2 Cd(s)+1/2 I2(s)=1/2 Cd2+(aCd2+=1)+I-(a I-=1) 再计算, 和 ,以此了解反应方程式的写法对这些数值的影响. 6. 列式表示下列两组标准电极电势之间的关系.
原电池电动势的测定及其应用实验报告 林传信 高分子101 12 一、实验目的 1、理解电极、电极电势、电池电动势、可逆电池电动势的意义 2、掌握用对消法测定电池电动势的基本原理和数字式电子电位差计的使用方法 3、学会几种电极和盐桥的制备方法 二、对消法侧电动势的基本原理： 测量电动势只能在无电流通过电池的情况下进行，因此需要用对消法（补偿法）来测定电 动势。对消法测定电动势就是在所研究的电池的外电路上加一个方向相反的电压。当两者 相等时，电路的电流为零（通过检流计指示）。对消法测电动势常用的仪器为电位差计， 其简单原理如图所示 A C A C E E X S 12= 电极电势的测定原理： 原电池是化学能转变为电能的装置，在电池放电反应中，正极（右边）起还原反应，负极起 氧化反应。电池的电动势等于组成的电池的两个电极电位的差值。即： E= +?—-?=右?—左? 氧化还原αα??θ ln ZF RT -=-+ 氧化 还原αα??θ ln _ZF RT -=- R=?11--?K mol F=96500C α 为参与电极反应的物质的活度。纯固体物质的活度为1。 浓差电池： 一种物质从高浓度（或高压力）状态向低浓度（或低压力）状态转移，从而产生电动势，而 这种电池的标准电动势为零。 三、电池组合： ⑴Hg Cl g KCl L mol ZnSO Zn 224H )()1.0(饱和 ⑵Cu L mol KCl Cl Hg Hg ）（饱和0.1CuSO )(422 ⑶Cu L mol SO Cu L mol ZnSO Zn )1.0()1.0(44
⑷Cu L mol CuSO Cu L mol CuSO )1.0()01.0(44 四、数据处理 实验室温度T= 标准电动势Es= 电池电极电动势： 五、误差分析 在较长的电极电势测量过程中，工作回路中电流发生变化，导致测量误差 部分电解质溶液在测量过程中发生电解，浓度变化影响测量的结果
旋转环盘电极研究K 3[Fe(CN) 6 ]/K 4 [Fe(CN) 6 ]体系的电化学行为及氧还原反应 摘要：本文利用旋转环盘电极研究在K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]体系中的循环伏安特性，考察旋转速度对于极化曲线的影响，通过实验数据计算收集系数。同时采用循环伏安法初步研究了KOH溶液中的溶解氧在玻碳电极表面的还原行为。 关键词：旋转环盘电极循环伏安收集系数氧还原 一.引言 旋转环盘电极在研究包含中间产物或伴随吸附等的电极反应中和电分析中是相当有用的。其由三部分组成，即中间的圆盘电极，外面的圆环电极以及它们之间的绝缘层，三个区域具有光滑的表面，且在同一水平面上。在圆盘电极上发生氧化反应，氧化产物通过旋转转移至圆环电极上发生还原反应，但是由于溶液的径向流动部分氧化产物会带往圆盘的边缘和扩散到溶液内部，因此氧化产物并不能得到完全还原，因此生成的氧化产物与在环电极上被还原的氧化产物之比为收集系数(N=?iR iD ). 根据Fick第一定律可得极限扩散电流i d=0.63nFAD23v?16w12C0，因此扩散电流与扫速w1/2成正比，这可以从实验结果中得以验证。 氧还原反应（oxygen reduction reaction，ORR）是O2分子在电极表面的化学吸附分解过程，其电催化还原历程基本可分为两类：可经四电子途径直接还原为H2O或OH-，也可经两电子途径先还原为中间产物H2O2，再进一步还原为H2O或OH-。若考虑不同控制步骤时可能的反应机理，氧还原反应还可以写出各种各样的反应机理和历程。 循环伏安法（cyclic voltammetry, CV）是电极反应动力学和机理研究中最常用的电化学暂态实验方法，它是用三角形的电位-时间波作为激励信号，用已知的电位扫描速率使电位线性地从E1逐渐变成E2，随后电位往反方向扫描，返回初始电位E1，实验时记录与激励信号对应的电流-电位关系曲线，即循环伏安曲线。循环伏安图中最特征的物理量有阴、阳极电流峰的峰电流（j pc和j pa）及其比值j pa/j pc，峰电位E pc和E pa，半峰电位E p/2（即j=j p/2对应的电位），阴阳极峰电位之差（ΔE p=E pa-E pc）等。电流峰的位置一般比较容易确定，但峰电流不容易测量，因为必须考虑电容电流的影响。 二. 实验 2.1 仪器和试剂 CHI660D电化学工作站，电解池，旋转环盘电极，Pt电极，饱和甘汞电极，砂纸，Al2O3抛光粉，抛光布，超纯水，5 mMK3[Fe(CN)6] +5 mMK4[Fe(CN)6] + 0.1M KCl混合溶液，氧
?无机及分析化学?课程单元教学设计 ──?电极电势的应用? 一、教案头： 本次课题：电极电势的应用 二、教学设计 第一部分：组织教学和复习上次课主要内容（时间：5分钟） ①考勤 ②标准电极电势的测定及利用Nernst方程计算电极电势 第二部分：学习新内容（时间：38分钟） 步骤一告知，宣布本次课的教学内容、目标（时间：3分钟）
课件演示本次课的标题：电极电势的应用 教师讲述引入：我们在上次课中学习了电极电势的知识，电极电势除了可以计算原电池电动势以外，还有其它的一些应用，这节课我们就要一起学习电极电势的这些应用。 教学内容： 一、氧化剂、还原剂的相对强弱 二、氧化还原反应进行的方向 三、氧化还原反应进行的程度 四、元素电势图及其应用 教学目的：通过学习能能根据标准电极电势大小判断氧化剂、还原剂的相对性强弱：判断反应进行的方向，能利用元素电势图判断能否发生歧化反应或逆歧化反应、掌握E?与K?的互算。 步骤二讲授新课（时间：30分钟） 一、判断氧化剂、还原剂的相对强弱 教师讲述：E?小的电对对应的还原型物质还原性强 E?大的电对对应的氧化型物质氧化性强 深化对上述知识点的理解：讲解例题9-11 巩固练习：P127简答题第四题 二、判断氧化还原反应进行的方向 教师讲述：E?值大的的氧化态(O)氧化E?值小的还原态(R) 深化对上述知识点的理解：讲解例题9-12、例题9-12 巩固练习：P127简答题第四题 三、氧化还原反应进行的程度
教师指出：氧化还原反应的平衡常数K Θ与标准电极电势E Θ 的关系 ) -E (E 0.0592 0.0592¨ ¨lg -+==Z ZE K E ?越大，电势差越大，K ?也越大，所以K ?能判断氧化还原反应程度 深化理解：K Θ与E Θ关系之互算 例题9-14、 例题9-15已知298K 时下列电极反应的E ?值: 试求AgCl 的溶度积常数。 能力训练：有关K Θ与E Θ关系之互算的计算 （1） 0.2222V )aq (Cl Ag(s) e (s) AgCl 0.7991V Ag(s) e )aq (Ag =++=+---+E E g(s)A )L 1.0mol (g A )L 1.0mol (Cl AgCl(s) g(s)A 11-+--??解：设计一个原电池： 1 (s) AgCl )aq (Cl )aq (Ag )aq (Cl Ag(s) e (s) AgCl Ag(s) e )aq (Ag sp K K = ++++-+---+10-sp sp ¨101.80 7449.90.0592V 0.5769V 0.0592V ¨ lg - 0.0592V ¨ lg 0.5769V 0.222V 0.7991V ) Ag /AgCl ()Ag /Ag ( ¨ ?======+=-=+K ZE K ZE K E E E 24224)aq (6H )aq (O C 5H )aq (2MnO ++++-例：求反应
1.分子筛催化剂的择形催化性质包括哪四个方面? a.反应物的择形催化 b.生成物的择形催化 c.过渡状态限制的择形催化 d.分子交通控制的择形催化。 2.清洁能源包括那些方面？ 经洁净技术处理的清洁能源：天然气合成石油或流体燃料，氢能 3.催化剂的主要特征是什么？ 催化剂只能加速热力学上可以进行的反应。催化剂只能加速反应趋于平衡，但不能改变平衡的位置（平衡常数）；催化剂对反应具有选择性；催化剂的寿命 4.催化剂载体的作用有哪些？ 载体的功能：提供有效的表面和适宜的孔结构；增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的形状；改善催化剂的传导性；减少活性组分的含量；提供附加的活性中心；活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用 5.对于催化剂来说，活性与选择性的矛盾如何处理？ 活性是指催化剂影响反应进程变化的程度。工业上常用给定温度下完成原料的转化率来表达；活性越高，原料的转化率的百分数越大。 催化剂的选择性，是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率。 对于工业催化剂来说，注重选择性的要求有时超过对活性的要求。这是因为选择性不仅影响反应的单耗，还影响到反应产物的后处理。当两者矛盾时，根据实际情况加以评选。若反应原料昂贵或产物和副产物分离困难时，宜采用高选择性的催化系统；若原料便宜，而产物与副产物分离不困难，宜在高转化率条件下操作。 6.固体酸催化剂酸性的来源是什么？酸中心的类型；酸强度和酸量。 7.分子筛失效的种类及处理方法有哪些？ a.有些未扩散出来的大分子或异构成限度较小的异构体扩散出来，或裂解成较小的分子乃至不断裂解脱氢，最终以碳的形式沉积于孔内，导致催化剂失效，处理方法使用打孔结构的分子筛， b.有些分子筛的窗口大小适合于择形催化，但在反应条件下遭到破坏。处理方法：修饰窗孔入口大小，择形选择性的调变。 8.研究金属催化剂常用的金属的形态有那几个？ 负载型金属催化剂，金属簇状物催化剂，合金催化剂，非晶态合金催化剂，金属膜催化剂。 9.金属氧化物在进行氧化时的催化反应机理是什么？ 这类作为氧化物催化剂分三类过渡金属氧化物，易从晶格中传递出氧给反应物分子，组成含有两种以上且价态可变的阳离子数，非计量化合物晶格中的阳离子能交叉互溶，形成复杂结构，金属氧化物用于氧化的活性组分为化学吸附性氧化，原态不是氧化物而是金属但其表面吸附氧形成氧化 层M(n+). O（催化剂）+R→RO++M （n-1）(还原态)，2M(n-1)(还原态)+O 2 →2M(n+)+O-2(催化剂)，在催化剂上要有两类活性中心，1.能吸附反应物分子 2.能吸附气相氧分子为晶格氧。 10.工业催化剂重生的方法有哪些，各针对哪种情况适用？ 蒸汽处理针对积炭现象；空气处理针对催化剂表面吸附炭和碳氢化合物；通入氢气或不含毒物的还原性气体针对含氧化合物浓度太高；酸碱处理针对镍催化剂被毒化。 11.比表面积的大小对催化性能有何影响？ 一般来讲，比表面积越大，反应面积越大，有助于有机物的预吸附，反应效率和速率也越大，但是因为比表面积的增大，往往是通过微孔的增多来实现的，微孔太多，有时候底物往
Pine RRDE AFMSRCE旋转盘环电极系统 主机-旋转器： - AFMSRCE CE认证旋转器（圆环/圆盘/圆柱），220 V/50 Hz 可选附件和配件： - AFTUBE 参比电极隔离管 - AC01TPA 配合24/40 电解池颈的锥型轴承 - AFREF1 标准甘汞参比电极 - AFREF2 银/氯化银参比电极 - AFREF3 银/氯化银参比电极（双电解液池，可用于有机体系） - AKCLAMP 可固定电解池的电解池夹 - AKPOLISH 电极抛光材料 - AFCTR1 铂对电极 - AFCELL1 125ml 玻璃电解池，用于非旋转电极 - AFCELL2 125ml 玻璃电解池，用于旋转电极 - AFCELL3 125ml 玻璃电解池，用于旋转电极，可进行水浴调温 - AFCELL4 1L标准腐蚀电解池 RDE附件： - AFE2M050AU 高速一体旋转金电极 - AFE2M050GC 高速一体旋转玻碳电极 - AFE2M050PT 高速一体旋转铂电极 - AFE3M RDE/RCE旋转轴，适合E3/E4/QC3系列电极 - AFE3T050AU 5mm直径E3系列RDE金电极 - AFE3T050GC 5mm直径E3系列RDE玻碳电极 - AFE3T050PT 5mm直径E3系列RDE铂电极 RRDE附件： - AFE6M 旋转盘环电极RRDE电极轴，适合E5/E6/E7系列电极- AFE7R8AUAU E7系列RRDE电极，金盘-金环 - AFE7R8PTPT E7系列RRDE电极，铂盘-铂环 - AFE7R9GCAU E7系列RRDE电极，玻碳盘-金环 - AFE7R9GCPT E7系列RRDE电极，玻碳盘-铂环 - AFE7R9GCGC E7系列RRDE电极，玻碳盘-玻碳环
百度文库 - 让每个人平等地提升自我 Pine RRDE AFMSRCE旋转盘环电极系统 主机-旋转器： - AFMSRCECE认证旋转器（圆环/圆盘/圆柱），220 V/50 Hz 可选附件和配件： - AFTUBE参比电极隔离管 - AC01TPA配合24/40 电解池颈的锥型轴承 - AFREF1标准甘汞参比电极 - AFREF2银/氯化银参比电极 - AFREF3银/氯化银参比电极（双电解液池，可用于有机体系） - AKCLAMP可固定电解池的电解池夹 - AKPOLISH电极抛光材料 - AFCTR1铂对电极 - AFCELL1125ml 玻璃电解池，用于非旋转电极 - AFCELL2125ml 玻璃电解池，用于旋转电极 - AFCELL3 125ml 玻璃电解池，用于旋转电极，可进行水浴调温 - AFCELL4 1L标准腐蚀电解池 RDE附件： - AFE2M050AU 高速一体旋转金电极 - AFE2M050GC 高速一体旋转玻碳电极 - AFE2M050PT 高速一体旋转铂电极 - AFE3M RDE/RCE旋转轴，适合E3/E4/QC3系列电极 - AFE3T050AU 5mm直径E3系列RDE金电极 - AFE3T050GC 5mm直径E3系列RDE玻碳电极 - AFE3T050PT 5mm直径E3系列RDE铂电极 RRDE附件： - AFE6M 旋转盘环电极RRDE电极轴，适合E5/E6/E7系列电极 - AFE7R8AUAU E7系列RRDE电极，金盘-金环 - AFE7R8PTPT E7系列RRDE电极，铂盘-铂环 - AFE7R9GCAU E7系列RRDE电极，玻碳盘-金环 - AFE7R9GCPT E7系列RRDE电极，玻碳盘-铂环 - AFE7R9GCGC E7系列RRDE电极，玻碳盘-玻碳环 RCE附件： - AFE3M RDE/RCE旋转轴，适合E3/E4/QC3系列电极 - ACQC01205 快速更换圆柱电极，包括垫圈和螺母，不包括金属样品- 圆柱嵌入体金属样品（600砂砾抛光）： - ACQC012CY430 430不锈钢 - ACQC012CY31 316不锈钢 - ACQC012CY1018 1018碳钢 - ACQC01243 RCE电极安装工具
第二章 IUPAC 于1981年提出的定义：催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs 自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化剂的反应为催化反应 特征： （1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应. （2）只能加速到达反应平衡的时间，不能改变化学平衡位置.对于可逆反应，能催化正方向的催化剂，就能催化逆反应方向 （3）催化剂对反应具有选择性 (4）催化剂活性有一定寿命 催化反应产物具有选择性的主要原因仍然是由于催化剂可以显著降低主反应的活化能，而副反应活化能的降低则不明显. 催化剂组成： 1.活性组分：化学活性 2.载体：高表面积，孔结构，机械强度等 3.助催化剂:对活性组分/载体改性 活性组分：催化剂的主要成分,可由一种物质组成,也可由多种物质组成 活性组分的分类：金属;过渡金属氧化物、硫化物; 非过渡金属氧化物 第四章 固体酸：天然粘土物质，天然沸石，金属氧化物及硫化物，氧化物混合物，金属盐等； 固体碱：碱金属及碱土金属分散于氧化硅、氧化铝，金属氧化物，金属盐等 液体酸：H2SO4,H3PO4,HCl 水溶液，醋酸等 液体碱：NaOH 水溶液，KOH 水溶液 杂化轨道中d 原子轨道所占的百分数称为d 特性百分数(d%)，金属的d%越大，相应的d 能带中的电子填充越多，d 空穴就越少。广为应用的金属加氢催化剂来说，d%在40-50%为宜。 d 带空穴的存在，使之有从外界接受电子和吸附物种并与之成键的能力。但也不是d 带空穴越多，其催化活性就越大。因为过多可能造成吸附太强，不利于催化反应。 金属的分散度：金属在载体上微细的程度用分散度D （Dispersion ）来表示，其定义为： /g S t n 表面的金属原子D=催化剂n 总的金属原子因为催化反应都是在位于表面上的原子处进行，故分散度好的催化剂，一般其催化效果较好。当 D = 1时，意味着金属原子全部暴露。 第五章 环境友好加工要求：极高的转化率；接近100%的选择性；污染物的浓度必须降至10-6级或零排放。
第一章习题解答： 1试推导下列各电极反应的类型及电极反应的过程。 (1)++ →+242Ce e Ce 解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种4Ce + 借助于电极得到电子，生成还原 态的物种2Ce + 而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化， (2) -→++OH e O H O 44222 解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。气相中的气体2O 溶解于溶液后，再扩散到电极表面，然后借助于气体扩散电极得到电子，气体扩散电极的使用提高了电极过程的电流效率。 (3) Ni e Ni →++22 解：金属沉积反应。溶液中的金属离子2Ni + 从电极上得到电子还原为金属Ni ，附着于电极表面，此时电极表 面状态与沉积前相比发生了变化。 (4) -+→++OH s MnOOH O H e s MnO )()(22 解：表面膜的转移反应。覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等。 (5)2)(22OH Zn e OH Zn →-+-；--→+242])([2)(OH Zn OH OH Zn 解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻。即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌络合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物。 2．试说明参比电极应具有的性能和用途。 参比电极(reference electrode ，简称RE)：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。 既然参比电极是理想不极化电极，它应具备下列性能：应是可逆电极，其电极电势符合Nernst 方程；参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具有良好的电势稳定性和重现性等。 不同研究体系可以选择不同的参比电极，水溶液体系中常见的参比电极有：饱和甘汞电极(SCE)、Ag/AgCl 电极、标淮氢电极(SHE 或NHE)等。许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的，尽管水溶液参比电极也可以使用，但不可避免地会给体系带入水分，影响研究效果，因此，建议最好使用非水参比体系。常用的非水参比体系为Ag/Ag+(乙腈)。工业上常应用简易参比电极，或用辅助电极兼做参比电极。在测量工作电极的电势时，参比电极内的溶液和被研究体系的溶液组成往往不—样，为降低或消除液接电势，常选用盐桥；为减小末补偿的溶液电阻，常使用鲁金毛细管。 3．试描述双电层理论的概要。 解：电极/溶液界面区的最早模型是19世纪末Helmholtz 提出的平板电容器模型(也称紧密层模型)，他认为金属表面过剩的电荷必须被溶液相中靠近电极表面的带相反电荷的离子层所中和，两个电荷层间的距离约等于离子半
电催化的应用和存在问题1引言
电催化法是使电极、电解质界面上的电荷转移加速从而加快电极反应的方法。电催化技术涉及到的催化剂的选择至关重要，要加速电极反应，必须选用合适的电极材料，所选用的电极材料在通电过程中具有催化剂的作用，从而改变电极反应速率或反应方向，而其本身并不发生质的变化。 现在随着世界各国现代工业的迅猛发展,能源的需求量也随之急剧增加,但二十世纪末以来，我们却面临着燃料煤炭,化石能源日益枯竭，新能源的开发缓慢、能源费用上涨等各种挑战,因而节约有限能源、降低工业生产中的能耗是当务之急。电化学科学的研究恰好适应了这种要求,电化学科学是以研究如何加速电极上电催化反应速度。降低电极电位为研究内容,与节能降耗密切相关,特别是在强电流电解过程中的节能,采用电催化电极更是起了巨大的作用。1 电催化技术主要应用于有机污水的电催化处理；含铬废水的电催化降解；烟道气及原料煤的电解脱硫；电催化同时脱除NOx和S02；二氧化碳的电解还原等。目前对能源利用、燃料电池和某些化学反应（如丙烯腈二聚、分子氧还原）的电催化作用研究得较深入，今后在开拓精细有机合成方面可能会得到较大的进展，特别是对那些与电子得失有关的氧化还原反应。本文从污水的电催化处理、电催化活化碳的氧化物、电催化法脱硫脱硝、电催化与燃料电池四个大的方面介绍电催化技术的发展及研究应用现状，以及今后研究的发展趋势。 2污水的电催化处理 电化学水处理技术2,3因其具有多功能性、高度的灵活性、易于自动化、无二次污染等其它水处理技术无法比拟的优点,正成为国内外水处理技术研究的热点课题,尤其对那些难于生化降解、对人类健康危害极大“三致”致癌、致畸、致突变有机污染物的去除具有很高的效率,并且又能节省大量的能源。因而，电化学水处理技术近年来已成为世界水处理技术相当活跃的研究领域,受到国内外的广泛关注。4相比传统的生物废水处理方法，电催化废水处理技术有更潜在的应用前景。在比如电催化还原技术是现阶段水处理技术领域的研究热点之一，可将废水中高毒性污染物通过选择性电催化还原转化为低毒性的污染物，对含硝基苯5、氯酚6等的废水取得了良好的处理效果，具有药剂用量少、操作简易、污染物降解选择性强等优点。7,8 2.1电催化水处理的机理 电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化，即直接电解和间接电解。直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除。直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质易生物降解的物质,甚至发生有机物无机化,从而达到削减、去除污染物的目的。间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂,使污染物转化成毒性更小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程媒介电化学氧化是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用电催化电极材料。不可逆过程是指利用不可逆电化学反应产生的物质,如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐等氧化有机物的过程,还可以利用电化学反应产生的短寿命的、强氧化性的中间体,包括溶剂化电子、自由基等,它们可以氧化降解污染物。 2.2电催化电极材料
5.4电极电势的应用 电极电势具有多方面的应用，比如可以结合热力学公式判断氧化还原反应方向、计算氧化还原反应进行的程度、比较氧化剂或还原剂的相对强弱、设计各种原电池、测定配合物的额不稳定常数等等。下面例题就体现了在实际金属离子回收中如何利用电极电势指导路线设计过程。 为了从钴镍铁合金边角废料中提取钴和镍，先将合金边角废料溶于硫酸和硝酸混合酸中，所的溶液主要含Ni 2+、Co 2+和 Fe 2+，其中Fe 2+是大量的，如何使它与Ni 2+、Co 2+分离而除去呢？一般是把Fe 2+氧化为Fe 3+，并使其以钠铁矾沉淀从溶液中分离出去，因此需要选择一种只能将Fe 2+氧化为Fe 3+,而不能氧化Ni 2+和Co 2+的氧化剂，试分析酸性溶液中的氯酸钠NaClO 3或次氯酸纳NaClO 是符合要求？ 解 为了便于比较氧化还原能力强弱，下面从标准电极电势表中把有关电对的标准电极电势代数值从小到大排列起来： Fe 3++e -?Fe 2+ φΘ(Fe 3+/Fe 2+)=0.77V - 3 ClO +6H+6e -?Cl -+3H2O φΘ(/Cl -)=1.45V HClO+H++2e -?Cl -+H2O φΘ(HClO/Cl -)=1.49V Co 3++e -?Co 2+ φΘ(Co 3+/Co 2+)=1.80V NiO 2+4H ++2e -?Ni 2++2H2O φΘ(NiO2/Ni 2+)=2.0V 显然，在酸性溶液中，无论氯酸钠或者次氯酸钠都符合要求，只能氧化Fe 2+而不能氧化Co 2+和Ni 2+。这两种氧化剂在实际过程中选用哪一种更合适呢？从它们与Fe 2+反应方程式： O H 3Cl Fe 6H 6Fe 6ClO 2-32-3++=+++++ O H Cl Fe 2H Fe 2HClO 2-32++=+++++ 可以看出1 mol NaClO 3可以氧化6 mol FeSO 4，而1 mol NaClO 只能氧化2 mol FeSO 4，显然，选用NaClO 3作氧化剂可以节省许多原料。
Rotating Disk Electrode A rotating disk electrode (RDE) is a hydrodynamic working electrode used in a three electrode system.The electrode rotates during experiments inducing a flux of analyte to the electrode. These working electrodes are used in electrochemical studies when investigating reaction mechanisms related to redox chemistry, among other chemical phenomena. The more complex rotating ring-disk electrode can be used as a rotating disk electrode if the ring is left inactive during the experiment. Structure The electrode includes a conductive disk embedded in an inert non-conductive polymer or resin that can be attached to an electric motor that has very fine control of the electrode's rotation rate. The disk, like any working electrode, is generally made of a noble metal or glassy carbon, however any conductive material can be used based on specific needs. Function The disk's rotation is usually described in terms of angular velocity. As the disk turns, some of the solution described as the hydrodynamic boundary layer is dragged by the spinning disk and the resulting centrifugal force flings the solution away from the center of the electrode. Solution flows up, perpendicular to the electrode, from the bulk
实验五电动势的测定及其应用 【实验目的】 1. 学会几种金属电极的制备方法。 2. 掌握几种金属电极的电极电势的测定方法。 【实验原理】 可逆电池的电动势可看作正、负两个电极的电势之差。设正极电势为φ+，负极电势为φ-，则： E＝φ+－φ- 电极电势的绝对值无法测定，手册上所列的电极电势均为相对电极电势，即以标准氢电极(其电极电势规定为零)作为标准，与待测电极组成一电池，所测电池电动势就是待测电极的电极电势。由于氢电极使用不便，常用另外一些易制备、电极电势稳定的电极作为参比电极，如：甘汞电极、银-氯化银电极等。 本实验是测定几种金属电极的电极势。将待测电极与饱和甘汞电极组成如下电池： Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜KCl(饱和溶液)∥M n＋(a±)｜M(S)金属电极的反应为： M n+ ＋n e → M 甘汞电极的反应为： 2Hg＋2Cl-→Hg2Cl2＋2e 电池电动势为： (1) 式中，φ(饱和甘汞)＝0.24240－7.6×10-4(t－25) (t为℃)，a＝γ±m 【仪器试剂】 原电池测量装置1套；银电极1支；铜电极1支；锌电极1支；饱和甘汞电极1支。 AgNO3(0.1000mol·kg-1)；CuSO4(0.1000mol·kg-1)； ZnSO4(0.1000mol·kg-1)；KNO3饱和溶液；KCl饱和溶液 【实验步骤】 1. 铜、锌等金属电极的制备见本实验的讨论部分。 2. 测定以下三个原电池的电动势。
(1) Hg(l)-Hg2Cl2(S)｜饱和KCl溶液∥CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S) (2) Zn(S)｜Zn SO4(0.1000mol·kg-1)∥CuSO4(0.1000mol·kg-1)｜Cu(S) (3) Zn(S)｜Zn SO4 (0.1000mol·kg-1)∥KCl(饱和)｜Hg2Cl2(S) -Hg(l) 3. 测量步骤 (1) 连接线路，依次将工作电源、检流计、标准电池以及被测电池接在电位差计相应端钮上。 (2) 调节工作电压(标准化)。将室温时标准电池电动势算出，调节温度补偿旋钮至计算值。20℃时，。将转化开关打到N上，调节粗、中、细、微四个旋钮，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指零，在测量过程中，经常检查是否发生偏离，加以调正。 (3) 测量未知电池电动势。将转换开关打在X1或X2上，从大到小调节6个测量旋钮，依次按下电计旋钮“粗”、“细”，直至检流计指零，6个小窗口读书即为E x。 【数据处理】 由测定的电池电动势数据，利用公式(1)计算铜、锌的标准电极电势。 其中离子平均活度系数γ± (25℃)