無機(jī)電化學(xué)合成

無機(jī)電化學(xué)合成電化學(xué)合成定義電化學(xué)合成又稱電解合成，是利用電解手段在電極表面進(jìn)行電極反應(yīng)從而生成新物質(zhì)的一種綠色合成技術(shù)。電化學(xué)合成優(yōu)點(diǎn)電化學(xué)合成反應(yīng)無需有毒或有危險(xiǎn)的氧化劑和還原劑，“電子”本身就是清潔的反應(yīng)試劑。在電化學(xué)合成過程中，可通過改變電極電位合成不同的產(chǎn)物，同時(shí)也可通過控制電極電位，使反應(yīng)按預(yù)定的目標(biāo)進(jìn)行，從而獲得高純度的產(chǎn)物，較高的收率及選擇性。在反應(yīng)體系中，電子轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)這兩個(gè)過程可同時(shí)進(jìn)行。電化學(xué)合成通常在常溫、常壓下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，能耗低，設(shè)備造價(jià)低。電化學(xué)合成分類

電化學(xué)合成分無機(jī)電化學(xué)合成與有機(jī)電化學(xué)合成。無機(jī)電化學(xué)合成：用電化學(xué)方法合成無機(jī)化合物。有機(jī)電化學(xué)合成：用電化學(xué)方法合成有機(jī)化合物。電化學(xué)合成應(yīng)用

電化學(xué)生產(chǎn)是能耗高度集中的工業(yè)，在發(fā)達(dá)國(guó)家、電化學(xué)生產(chǎn)耗電量幾乎占總發(fā)電量的10％左右。無機(jī)電解合成和有機(jī)電解合成路線作為替代化學(xué)合成工藝路線，不僅在大噸位產(chǎn)品如氯／氫氧化鈉、鋁等有色金屬領(lǐng)域，而且在特種化學(xué)品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)化學(xué)品等領(lǐng)域都引起了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。電化學(xué)合成研究電化學(xué)反應(yīng)器優(yōu)化工作條件電化學(xué)反應(yīng)器分離膜提高系統(tǒng)中離子的遷移與交換速率和效率選擇良好電極降低能耗無機(jī)電化學(xué)合成工藝電極過程：1、反應(yīng)物粒子自溶液本體向電極表面?zhèn)鬟f2、反應(yīng)物粒子在電極表面或電極表面附近液層中進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化3、在電極與溶液之間的界面上進(jìn)行得失電子的電極反應(yīng)4、電極反應(yīng)產(chǎn)物在電極表面或電極表面附近液層中進(jìn)行某種轉(zhuǎn)化5、電極反應(yīng)產(chǎn)物自電極表面向溶液本體傳遞。無機(jī)電化學(xué)合成工藝流程通常包括電解合成前處理、電解合成、電解合成后處理各步，其中電解合成是最重要的步驟。電解合成前后處理與化學(xué)合成相似，通常為凈化、除濕、精制、分離等操作。無機(jī)電化學(xué)合成新材料無機(jī)電化學(xué)合成新材料合成納米材料石墨層間化復(fù)合物GICs納米粒子、薄膜、晶體合成電極材料合成功能材料合成超導(dǎo)材料熔鹽電解法合成二硼化鈦制備硫化亞鐵電極制備釩氧化物，用做鋰電池電極材料制備a一MnO2八面體分子篩制備亞微米氧化鋁有序多孔膜制備亞微米氧化鋁有序多孔膜制備Cu／Cu2O多孔膜全碳籠簇合物C60(富勒烯)制備Hg一1212超導(dǎo)薄膜合成摻有Pb的Bi—Sr—Ca—CuO超導(dǎo)薄膜二硼化鈦富勒烯多孔膜利用電化學(xué)合成方法制備水處理劑主要有高鐵絮凝劑和聚合氯化鋁絮凝劑兩類。高鐵是鐵的六價(jià)化合物，具有氧化除污染、殺菌消毒、絮凝助凝等多種水質(zhì)凈化效果，是一種具有重要應(yīng)用價(jià)值的新型高效水處理藥劑。聚合氯化鋁是一種無機(jī)高分子混凝劑，由于氫氧根離子的架橋作用和多價(jià)陰離子的聚合作用而生產(chǎn)的分子量較大、電荷較高的無機(jī)高分子水處理藥劑。無機(jī)電化學(xué)合成水處理劑聚合氯化鋁高鐵酸鈉高鐵酸鉀無機(jī)電化學(xué)合成無機(jī)化工原料碘仿是一種較重要的精細(xì)化學(xué)品，具有很強(qiáng)的殺菌和局部抗感染能力，廣泛應(yīng)于醫(yī)藥、感光材料等。電化學(xué)合成碘仿采用碘化鉀、乙醇或丙酮為原料，其工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，碘資源利用率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，無環(huán)境污染。合成碘仿合成二氧化氯二氧化氯(Cl02)是一種氧化劑，其有效氯含量是氯氣的2．6倍，有許多氯氣無法與之媲美的特點(diǎn)。電化學(xué)合成Cl02有下列方法：①陽極氧化食鹽合成；②陰極還原氯酸鈉合成；③陽極電解亞氯酸鈉釋放Cl02。過硼酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品，可用做氧化劑、漂白劑、殺菌劑、洗滌劑、脫臭劑等。電解法合成過硼酸鈉，目前采用鉑陽極、錫陰極，但錫陰極析氧電位較高，因此需要對(duì)電極進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)方法：①采用析氫過電位低的陰極材料，如改用鋼陰極和涂鉑的鈦陽極電解。②利用氧陰極還原反應(yīng)代替析氫反應(yīng)。無機(jī)電化學(xué)合成無機(jī)化工原料合成過硼酸鈉碘仿液態(tài)Cl02過硼酸鈉三維電極電化學(xué)反應(yīng)器示意圖高分子分離膜無機(jī)電化學(xué)合成研究展望無機(jī)電化學(xué)合成作為一門新的熱點(diǎn)學(xué)科，有許多優(yōu)點(diǎn)，也存在著一些不足。由于存在“兩極”的差別且兩極分別有氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物，再加上要保證反應(yīng)物和目的產(chǎn)物的擴(kuò)散分離，因此往往需要對(duì)電極材料、電解槽結(jié)構(gòu)和隔膜材質(zhì)提出很高的要求。再加上槽外設(shè)備，更增加了電解裝置的復(fù)雜性。另外，合成理論及工藝技術(shù)不夠成熟，尤其是電合成反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理中許多問題有待深入研究。在均勻分布、分離技術(shù)方面也存在難題。