第二章电催化教程
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第二章电催化教程1.电催化简介电催化是指利用电化学方法促进化学反应的进行,通过施加电流或电压在电极上产生电化学反应,从而实现更高效、更节能的化学转化。
电催化技术在环境保护、能源转化和有机合成等领域都有广泛的应用。
2.电催化原理电催化原理是基于电极表面的电化学反应。
电催化过程中,通过施加合适的电位或电流,改变电极上的电子密度和电位,从而控制反应速率、选择性和产物分布。
电催化反应通常涉及在电极表面吸附的物种,电子转移以及化学物质在电极表面的反应。
3.电催化反应类型电催化反应可以分为两类:电还原和电氧化反应。
电还原是指在电极表面还原物质,将其转化为更高能态;电氧化是指在电极表面氧化物质,将其转化为更低能态。
常见的电催化反应包括电解水、电催化还原CO2和电催化合成有机化合物等。
4.电解水电解水是利用电能将水分解为氢气和氧气的反应。
该反应可通过在电极表面施加电压来促进,其中阴极上还原水生成氢气,阳极上氧化水生成氧气。
电解水反应是一种重要的能源转化技术,可用于储氢、制氢和电力转化等领域。
5.电催化还原CO2电催化还原CO2是将二氧化碳直接还原为有机化合物的过程。
该反应有助于减少二氧化碳排放,同时可以制备有机燃料和化工原料。
电催化还原CO2需要催化剂的参与,常用的催化剂有金属复合物、碳材料和有机分子等。
6.电催化合成有机化合物电催化合成有机化合物是利用电能促进有机合成反应的过程。
电催化合成有机化合物可以提高反应速率、选择性和产率,减少副反应和废物生成。
电催化合成有机化合物通常需要选择合适的电极材料和催化剂,并控制电位和电流密度等条件。
7.电催化应用电催化技术在环境保护、能源转化和有机合成等领域都有广泛应用。
在环境保护方面,电催化可用于处理废水和废气,将有害物质转化为无害物质。
在能源转化方面,电催化可用于制备氢能源、光伏电池和燃料电池等。
在有机合成方面,电催化可用于合成有机化合物,如药物、催化剂和高分子材料等。
《电催化》教学大纲课程编号:04053900课程名称:电催化英文名称:Electrocatalysis课程性质:专业选修课学时/学分:32 /2考核方式:考试选用教材:《电催化》,孙世刚,陈胜利主编,化学工业出版社,2013年先修课程:基础化学原理,有机化学,物理化学,应用电化学、燃料电池后继课程:能源材料与器件,化学电源设计适用专业及层次:新能源材料与器件专业,大三本科生大纲执笔人:姜鲁华大纲审核人:一、教学目标通过本课程的学习,使学生具备下列能力:1.能够准确理解和掌握电催化基础知识及基本原理2.能够运用电催化理论基础知识进行简单的问题分析3.能够熟悉常用的电催化剂制备方法及其原理4.能够了解常用的原位和非原位电催化剂表征技术5.能够初步学会分析和解决电催化应用领域中各种实际问题二、课程目标与毕业要求的对应关系(表格可以扩展)毕业要求指标点课程目标2.掌握扎实的数学、物理、化学、材料科学等自然科学基础知识与理论; 2.1 掌握电催化/电催化剂相关的化学和材料基础知识和理论;掌握电催化理论的基础知识和基本原理;4.掌握以化学电源、燃料电池或太阳能电池为重点的新能源材料及其器件方面的基本理论知识,以及材料设计4.1 掌握电催化剂的制备方法及相关理论;掌握电极过程动力学和电催化的基本理论知识,和制备、器件组装与测试等方面的实验技能; 4.2 掌握电催化剂评价方法和表征技术。
为材料设计和制备、器件组装与测试奠定基础;5.了解燃料电池新型催化材料与器件领域的前沿信息与发展趋势,以及国内外燃料电池产业的发展战略和动态; 5.1 了解燃料电池电催化剂的前沿信息和发展趋势;5.2 了解前沿的液固界面表征技术。
了解电催化领域的前沿信息与发展趋势,以及国内外涉及电催化反应的新能源产业的发展战略和动态;10.具备在新能源工业中从事生产、设计、研发、教学、咨询、管理和贸易等工作的潜质。
10.1 具备从事电催化材料设计开发的能力。