应用电化学 ppt课件
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《应用电化学》课件
主要为便携式电子设备、电动车 和混合动力汽车等提供动力。
燃料电池应用
主要用于为电动车和无人机等提 供长续航能力。
电池与燃料电池的优化
电池优化
提高能量密度、降低成本、提高安全 性是当前的研究重点。
燃料电池优化
提高效率和降低成本是主要的研究方 向，同时还需要解决氢储存和运输的 问题。
THANKS
感谢观看
通过优化电化学检测器件的响应范围，拓 宽电化学生物传感器的检测范围，使其能 够检测更多种类的目标物质。
降低交叉干扰
微型化和便携化
在生物分子识别元件的设计和制备过程中 ，应尽量避免交叉干扰，提高电化学生物 传感器的特异性。
通过改进制造工艺和材料选择，实现电化 学生物传感器的微型化和便携化，使其更 适用于现场检测和实时监测。
电流流动
02
03
腐蚀速率
在腐蚀过程中，电流在金属表面 流动，导致金属原子或分子的损 失或转移。
腐蚀速率取决于电流密度、电极 反应动力学和反应物质的扩散速 度等因素。
电化学腐蚀类型
宏电池腐蚀
由于金属表面存在电位差异， 形成微电池，导致金属的损失
。
微电池腐蚀
金属表面微小的电位差异导致 微小的电流流动，引起金属的 损失。
质。
电解反应原理
电解反应涉及电子的传递和离子 的迁移，在电极上发生氧化或还
原反应，生成相应的产物。
电解过程的分类
根据电解反应的类型和电极反应 的不同，电解过程可分为分解、
合成、电镀、电解冶炼等。
电解过程的应用
工业生产
电解过程广泛应用于工业生产中，如电解炼铜、电解铝、氯碱工 业等，通过电解反应将原料转化为产品。
应用电化学的原理
燃料电池应用
主要用于为电动车和无人机等提 供长续航能力。
电池与燃料电池的优化
电池优化
提高能量密度、降低成本、提高安全 性是当前的研究重点。
燃料电池优化
提高效率和降低成本是主要的研究方 向，同时还需要解决氢储存和运输的 问题。
THANKS
感谢观看
通过优化电化学检测器件的响应范围，拓 宽电化学生物传感器的检测范围，使其能 够检测更多种类的目标物质。
降低交叉干扰
微型化和便携化
在生物分子识别元件的设计和制备过程中 ，应尽量避免交叉干扰，提高电化学生物 传感器的特异性。
通过改进制造工艺和材料选择，实现电化 学生物传感器的微型化和便携化，使其更 适用于现场检测和实时监测。
电流流动
02
03
腐蚀速率
在腐蚀过程中，电流在金属表面 流动，导致金属原子或分子的损 失或转移。
腐蚀速率取决于电流密度、电极 反应动力学和反应物质的扩散速 度等因素。
电化学腐蚀类型
宏电池腐蚀
由于金属表面存在电位差异， 形成微电池，导致金属的损失
。
微电池腐蚀
金属表面微小的电位差异导致 微小的电流流动，引起金属的 损失。
质。
电解反应原理
电解反应涉及电子的传递和离子 的迁移，在电极上发生氧化或还
原反应，生成相应的产物。
电解过程的分类
根据电解反应的类型和电极反应 的不同，电解过程可分为分解、
合成、电镀、电解冶炼等。
电解过程的应用
工业生产
电解过程广泛应用于工业生产中，如电解炼铜、电解铝、氯碱工 业等，通过电解反应将原料转化为产品。
应用电化学的原理
应用电化学41金属电沉积和电镀原理ppt课件
特点：它们的极化原因是电化学引起的，因此是电化学极 化，并可从简单盐中沉积出致密的镀层。
2）络离子的还原
设 氰化物镀铜电解液基本组成
CuCN 35g/L（0.4 mol/L） NaCN 48g/L （1.0 mol/L） Cu＋ 与CN－形成的络离子可能有[Cu(CN)2]-、 [Cu(CN)3]2-、 [Cu(CN)4]3-等不同形式，认为主要存在形式是[Cu(CN)3]2其在水中的电离平衡为：[Cu(CN)3]2-＝Cu＋＋3CN－
阴极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更
正，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阴极性镀层。 阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化
学保护作用，如：
铁上镀Sn： Sn2 /Sn －0.14V Fe2 /Fe －0.44V?
形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极
(4) 电铸
提纯金属或湿法冶金
(5) 电加工 某些精密的零件，机械加工困难，可采用电加
工成型技术
(6) 表面处理 制备特殊用途材料如发泡镍、中空镍纤维等
(7) 高科技 如电沉积法制备一维纳米线
(8) 材料制备 制备催化材料、复合材料、金属膜材料等
常规电镀对电镀层的基本要求： 通常对电镀层要求：
镀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀 镀层结构致密、孔隙率小等。 进一步要求：镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度、
自行车轮镀铜镍铬； 吊灯等灯具电镀仿金镀层或仿银镀层； 仪器仪表盘装饰性电镀缎面镍；
功能性镀层 功能性镀层是具有特定功能和特定意义的镀层， 通常是只对 某一种零件和某一种特殊使用条件下所要求的特殊功能，因 此功能性镀层包括的项目较多，而且随着技术的发展和应用 的开发，今后还会越来越多，如： •耐磨镀层： 提高零件的表面硬度，增加抗磨损性能（如直 轴、曲轴、气缸， 纺织机械中的各种辊桶镀硬铬或喷涂陶磁 微粒）； •减磨镀层： 多用于滑动接触面，需要电镀韧性好的金属， 如轴瓦，轴套等镀Sn、Pb-Sn、Pb-In等；
2）络离子的还原
设 氰化物镀铜电解液基本组成
CuCN 35g/L（0.4 mol/L） NaCN 48g/L （1.0 mol/L） Cu＋ 与CN－形成的络离子可能有[Cu(CN)2]-、 [Cu(CN)3]2-、 [Cu(CN)4]3-等不同形式，认为主要存在形式是[Cu(CN)3]2其在水中的电离平衡为：[Cu(CN)3]2-＝Cu＋＋3CN－
阴极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更
正，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阴极性镀层。 阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化
学保护作用，如：
铁上镀Sn： Sn2 /Sn －0.14V Fe2 /Fe －0.44V?
形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极
(4) 电铸
提纯金属或湿法冶金
(5) 电加工 某些精密的零件，机械加工困难，可采用电加
工成型技术
(6) 表面处理 制备特殊用途材料如发泡镍、中空镍纤维等
(7) 高科技 如电沉积法制备一维纳米线
(8) 材料制备 制备催化材料、复合材料、金属膜材料等
常规电镀对电镀层的基本要求： 通常对电镀层要求：
镀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀 镀层结构致密、孔隙率小等。 进一步要求：镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度、
自行车轮镀铜镍铬； 吊灯等灯具电镀仿金镀层或仿银镀层； 仪器仪表盘装饰性电镀缎面镍；
功能性镀层 功能性镀层是具有特定功能和特定意义的镀层， 通常是只对 某一种零件和某一种特殊使用条件下所要求的特殊功能，因 此功能性镀层包括的项目较多，而且随着技术的发展和应用 的开发，今后还会越来越多，如： •耐磨镀层： 提高零件的表面硬度，增加抗磨损性能（如直 轴、曲轴、气缸， 纺织机械中的各种辊桶镀硬铬或喷涂陶磁 微粒）； •减磨镀层： 多用于滑动接触面，需要电镀韧性好的金属， 如轴瓦，轴套等镀Sn、Pb-Sn、Pb-In等；
应用电化学PPT课件
（3）一次电池 电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池。这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。
2、 性能指标
（1）容量：是指1A电流持续通过1h所给出的电量（It)，按Faraday定律计算得到的。
（2）理论质量比能量：是指1Kg反应物所产生的电能（W•h • Kg)。
六、新型化学电源
1、锂电池
2、导电高聚物电池
3、液结光伏电池
Li 离子电池
Li 离子电池的工作原理
负极： 石墨，焦炭
正极：
负极反应：
正极反应：
总反应：
Li 离子电池
Li离子电池的结构示意图Leabharlann 负极正极锂离子
Li 离子电池
Li离子电池的优点：
1。通讯，如手机；
Li离子电池的用途：
应用电化学
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类
2、 性能指标
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。
1、化学电源分类
（2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
1。重量轻（从金属壳到塑料壳），能量密度大；
2。优良、安全，有防暴阀，无环境污染；
3。循环寿命较长；
4。成本较低。
2。电子器件，电脑等；
3。人造器官用电，如心脏起博器等。
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（3）化学电源的寿命包括使用寿命、充放寿命和贮存寿命。
三 、一次电池
2、 性能指标
（1）容量：是指1A电流持续通过1h所给出的电量（It)，按Faraday定律计算得到的。
（2）理论质量比能量：是指1Kg反应物所产生的电能（W•h • Kg)。
六、新型化学电源
1、锂电池
2、导电高聚物电池
3、液结光伏电池
Li 离子电池
Li 离子电池的工作原理
负极： 石墨，焦炭
正极：
负极反应：
正极反应：
总反应：
Li 离子电池
Li离子电池的结构示意图Leabharlann 负极正极锂离子
Li 离子电池
Li离子电池的优点：
1。通讯，如手机；
Li离子电池的用途：
应用电化学
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类
2、 性能指标
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。
1、化学电源分类
（2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
1。重量轻（从金属壳到塑料壳），能量密度大；
2。优良、安全，有防暴阀，无环境污染；
3。循环寿命较长；
4。成本较低。
2。电子器件，电脑等；
3。人造器官用电，如心脏起博器等。
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（3）化学电源的寿命包括使用寿命、充放寿命和贮存寿命。
三 、一次电池
应用电化学
Li离子电池的用途：
1。通讯，如手机； 2。电子器件，电脑等； 3。人造器官用电，如心脏起博器等。
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高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
应用电化学
§10.4 化学电源
一 、化学电源的特点
（1）能量转换效率高 （2） 污染相对较少 （3） 便于使用
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类 2、 性能指标
1、化学电源分类
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃 料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作 为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃 料电池。 （2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后 可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利 用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
1。通讯，如手机； 2。电子器件，电脑等； 3。人造器官用电，如心脏起博器等。
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高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
应用电化学
§10.4 化学电源
一 、化学电源的特点
（1）能量转换效率高 （2） 污染相对较少 （3） 便于使用
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类 2、 性能指标
1、化学电源分类
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃 料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作 为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃 料电池。 （2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后 可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利 用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
应用电化学全套课件243p
阐述电化学传感器在生物医学、环境 监测等领域的应用及生物电化学的最
新研究进展。
电化学能源存储与转换
介绍电化学能源存储与转换技术的最 新研究成果，如超级电容器、电化学 燃料电池等。
电化学合成与绿色化学
探讨电化学合成在绿色化学中的应用 及最新研究成果，如电催化合成氨、 电化学还原二氧化碳等。
未来发展趋势预测及挑战分析
燃料电池汽车发展现状与挑战
发展现状
燃料电池汽车采用氢气作为燃料，通过电化学反应产生电能 驱动汽车行驶，具有零排放、高效率等优点。目前，燃料电 池汽车在技术、产业化和商业化方面取得了一定进展。
挑战
燃料电池汽车仍面临着氢气储存和运输、催化剂成本、基础 设施建设等方面的挑战，需要进一步加大研发和推广力度。
02
应用电化学原理
电化学能量转换与储存
03
能量转换基本原理
电池工作原理及分类
超级电容器
阐述电化学系统中电能与化学能之间的转 换关系及效率。
详细介绍各类电池（如原电池、蓄电池、 燃料电池等）的工作原理、性能特点及应 用领域。
阐述超级电容器的储能原理、优缺点以及 在快速充放电领域的应用。
电化学合成与分解
电化学合成方法
介绍通过电解、电沉积、有机电化学合成等手 段制备新材料或化合物的原理和方法。
电化学分解原理
阐述利用电解作用将复杂化合物分解为简单物 质的过程及原理。
电化学合成与分解的应用
举例说明电化学合成与分解在有机合成、无机材料制备等领域的应用实例。
电化学传感器与检测
1 2
电化学传感器原理
介绍电化学传感器的工作原理、分类及特点，如 电位型、电流型和电导型传感器等。
通过改进电极材料、电解质和电池结构等方式，可以提高锂离子电池 的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能。
新研究进展。
电化学能源存储与转换
介绍电化学能源存储与转换技术的最 新研究成果，如超级电容器、电化学 燃料电池等。
电化学合成与绿色化学
探讨电化学合成在绿色化学中的应用 及最新研究成果，如电催化合成氨、 电化学还原二氧化碳等。
未来发展趋势预测及挑战分析
燃料电池汽车发展现状与挑战
发展现状
燃料电池汽车采用氢气作为燃料，通过电化学反应产生电能 驱动汽车行驶，具有零排放、高效率等优点。目前，燃料电 池汽车在技术、产业化和商业化方面取得了一定进展。
挑战
燃料电池汽车仍面临着氢气储存和运输、催化剂成本、基础 设施建设等方面的挑战，需要进一步加大研发和推广力度。
02
应用电化学原理
电化学能量转换与储存
03
能量转换基本原理
电池工作原理及分类
超级电容器
阐述电化学系统中电能与化学能之间的转 换关系及效率。
详细介绍各类电池（如原电池、蓄电池、 燃料电池等）的工作原理、性能特点及应 用领域。
阐述超级电容器的储能原理、优缺点以及 在快速充放电领域的应用。
电化学合成与分解
电化学合成方法
介绍通过电解、电沉积、有机电化学合成等手 段制备新材料或化合物的原理和方法。
电化学分解原理
阐述利用电解作用将复杂化合物分解为简单物 质的过程及原理。
电化学合成与分解的应用
举例说明电化学合成与分解在有机合成、无机材料制备等领域的应用实例。
电化学传感器与检测
1 2
电化学传感器原理
介绍电化学传感器的工作原理、分类及特点，如 电位型、电流型和电导型传感器等。
通过改进电极材料、电解质和电池结构等方式，可以提高锂离子电池 的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能。
应用电化学PPT课件
应用电化学发展趋势与挑战
发展趋势
随着新能源、环保等领域的快速发 展，应用电化学在能源存储与转换、 环境电化学等方面呈现出广阔的应 用前景。
挑战
应用电化学面临着电极材料性能、 反应机理、稳定性等方面的挑战， 需要加强基础研究和应用创新。
学生自我评价与建议
自我评价
通过本课程的学习，我对应用电化学有了更深入的了解，掌握了基本的电化学 知识和实验技能，但在理论理解和实践应用方面还需加强。
03
CATALOGUE
电化学应用技术
电镀与电沉积技术
电镀原理
通过电解作用在金属表面沉积一层金属或合金，以改善其表面性 能。
电镀种类
包括镀铬、镀锌、镀金、镀银等多种类型，广泛应用于机械制造、 电子电器等领域。
电沉积技术
利用电化学原理在导体或半导体表面沉积金属、合金或化合物，制 备具有特定功能的薄膜材料。
通过测量电解过程中电流-电压曲线 变化，对环境中的污染物进行定性和 定量分析。
06
CATALOGUE
电化学实验方法与技术
电化学实验安全知识
实验室安全规则
必须遵守实验室各项安 全规定，注意防火、防 爆、防毒等。
仪器安全使用
使用电器设备时，应注 意防止触电和短路；使 用高温设备时，应防止 烫伤和火灾。
应用电化学PPT课件
CATALOGUE
目 录
• 引言 • 电化学基础知识 • 电化学应用技术 • 电化学在能源领域的应用 • 电化学在环境领域的应用 • 电化学实验方法与技术 • 课程总结与展望
01
CATALOGUE
引言
电化学概述
电化学是研究电与化学变化之间 相互关系的科学，涉及电能与化
学能之间的转换。
应用电化学(课堂PPT)
formation & transformation
of matters
Electric power
Chemical
Energy
power
conversion
6
电化学作为基础科学的研究范围
Solid-liquid interface
Interfacial charge transfer
Mass transport
分类 ①金属电极：由金属及相应离子组成，其特点是氧化还原对可 以迁越相界面，如Cu2+｜Cu。 ②氧化还原电极：由惰性金属电极及溶液中氧化还原离子对组 成，特点是氧化还原对不能迁越相界面。如，Pt｜Fe2+，Fe3+等。
15
③气体电极：由惰性金属电极及氧化还原对 中一个组元为气体组成的 ，如氢电极Pt｜ H2(g)｜H+(aq)。
9
两类导体
Electronic conductors（Metals、Semiconductors);
Ionic conductors (electrolyte solutions, solid electrolyte, ionic liquid, melted salts);
Note: Ionic conductors alone can not constitute a closed circuit to conduct current.
How? --- The reaction mechanism and kinetics (rates)
主要研究内容:
• 反应速率~电势间的依赖关系（The Reaction rate ~ Potential dependence and the nature behind）
应用电化学演示课件(PPT)整理版
2024/1/30
5
原电池与电解池工作原理
原电池
将化学能转化为电能的装置，其工作原理基于氧化还原反应 。
电解池
在外加电压作用下，使电解质溶液发生电解反应的装置。
2024/1/30
6
离子导体与电子导体特性
离子导体
依靠离子的迁移来导电的物质，如电解质溶液和离子晶体。
电子导体
依靠自由电子的迁移来导电的物质，如金属和石墨。
2024/1/30
22
05
电化学传感器技术及应用
2024/1/30
23
电化学传感器基本原理及类型
电化学传感器定义
利用电化学原理将被测物质浓度 转换为电信号进行检测的器件。
2024/1/30
工作原理
基于被测物质与敏感电极之间的化 学反应，通过测量电极电位、电流 等电学量实现物质浓度检测。
类型
根据敏感电极材料和反应原理不同 ，可分为电位型、电流型、电导型 和电容型等。
碳基超级电容器研究进展
碳材料作为电极
具有高比表面积、良好导电性和化学稳定性等特点，是超级电容器的主要电极材料。
研究进展
近年来，碳纳米管、石墨烯等新型碳材料的出现为碳基超级电容器的发展带来了新的突破，提高了其能量密度和 功率密度。
2024/1/30
20
金属氧化物超级电容器性能分析
金属氧化物电极
如RuO2、MnO2等，具有较高的理论比电容和优异的电化学性能。
2024/1/30
13
锂离子电池结构组成与工作原理
01
02
03
结构组成
正极、负极、隔膜、电解 液
2024/1/30
工作原理
锂离子在正负极之间往返 嵌入和脱出，实现充放电 过程
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2020/4/9
§2.1 电催化原理
电催化（electrocatalysis）：在电场作用下，存在于电 极表面或溶液相中的修饰物能促进或抑制在电极上发生的 电子转移反应，而电极表面或溶液相中的修饰物本身并不 发生变化的一类化学作用。
说明：
① 基底电极可以是一个电子导体也可以是既作为电子 导体又兼具催化功能。
① 电催化反应的电势与媒介体的式电位会有所差别， 称为外壳层催化。
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2020/4/9
§2.1.1 电催化的类型及一般原理
② 催化剂主要包括贵金属及其合金、欠电势沉积吸附 的原子和金属氧化物。
图2.2 非氧化–还原电催化过 程
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2020/4/9
常见的催化剂：过渡金属及其合金、半导体化合物和 过渡金属配合物。
（2）催化剂的氧化–还原电势：催化剂的活性与其氧化 –还原电势密切相关。特别是对于媒介体催化，催化反应 是在媒介体氧化–还原电势附近发生的。
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2020/4/9
§2.1.2 影响电催化剂性能的因素
（3）催化剂的载体：催化剂的载体对电催化活性亦有 很大的影响。电催化剂的载体通常可分为基底电极（贵金 属和碳电极）和将电催化剂固定在电极表面的载体（多用 聚合物膜和一些无机物膜）。载体必须具备良好的导电性 及抗电解液腐蚀的性质。
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2020/4/9
§2.1.1 电催化的类型及一般原理
电极反应的催化作用根据电催化剂的性质可以分为氧 化–还原电催化和非氧化–还原电催化两大类。
1.氧化–还原电催化
氧化–还原电催化：在催化过程中固定在电极表面或 存在于电解液中的媒介体电催化，催化剂本身发生了氧化 –还原反应，成为底物的电荷传递的媒介体（mediator） 促进底物的电子传递，又称媒介体电催化。
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2020/4/9
§2.1 电催化原理
§2.1.1 电催化的类型及一般原理 §2.1.2 影响电催化性能的因素 §2.1.3 评价电催化性能的方法
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2020/4/9
§2.1 电催化原理
什么是催化作用？什么是催化剂？
很多化学反应在热力学上是有利的，但不能以显著的 速率发生，有必要寻找均相的或复相的催化剂，以降低总 反应的活化能，提高反应进行的速率。
应用电化学电子教案—第二章
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2020/4/9
学习内容与任务
上次课复习：简单复习扩散为控制步骤时的电化学动 力学方程，在电子步骤为快步骤的情况下Nernst方程成立 复习循环伏安法，为下面的应用打下基础
教学要求：掌握电催化原理，了解影响电催化性能的 因素，掌握评价电催化性能的方法
§2.1.2 影响电催化性能的因素
电催化剂必须具备的性能主要有以下几个方面：
（1）催化剂有一定的电子导电性，电极材料的电阻不 太大。
（2）高的催化活性，包括实现催化反应、抑制有害的 副反应，也包括能耐受杂质及中间产物的作用而不致较快 地失去活性。
（3）催化剂的电化学稳定性。
催化剂的选择必须使催化剂的导电性、稳定性和催化 活性均能得到兼顾。
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2020/4/9
§2.1.1 电催化的类型及一般原理
对于氧化–还原电催化，电极反应的催化作用既可以 通过附着在电极表面的修饰物（称为异相电催化），也可 以通过溶解在电解液中的氧化–还原物种而发生（称为均 相电催化）。
异相电催化有明显的优点：
（1）催化反应发生在氧化–还原媒介体的式电位附近， 只涉及简单电子转移反应。
（2）量少，可在反应层内提供高浓度催化剂。
（3）反应速度快。 （4）不需要分离产物和催化剂。
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§2.1.1 电催化的类型及一般原理
2. 非氧化–还原电催化 非氧化–还原电催化：指固定在电极表面的催化剂本 身在催化过程中并不发生氧化–还原反应，当发生的总电 化学反应中包括旧键的断裂和新键的形成时，发生在电子 转移步骤的前后或其中，而产生了某种化学加成物或某些 其他的电活性中间体。 说明：
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§2.1.2 影响电催化剂性能的因素
影响电催化活性的主要因素：
（1）催化剂的结构和组成：能改变电极反应的速率，是 由于催化剂和反应物之间存在的某种相互作用改变了反应 进行的途径，降低了反应的超电势和活化能，相互作用的 强弱则主要取决于催化剂的结构和组成。
许多电极反应，总是在高超电势下才可能发生，原因 是这类电极反应的交换电流密度较低（不良的动力学特征 ）。电催化的目的是寻求提供其他具有较低能量的活化途 径，从而使这类电极反应在平衡电势附近以高电流密度发 生。任何电解过程的能量效率部分是由阴、阳极上不可少 的超电势所决定。
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② 电极修饰物对反应物进行活化，还可以传递电子。
③ 电催化的本质就是通过改变电极表面修饰物或溶液 相中的修饰物来大范围地改变反应的电势或反应速度，使
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电极除具有电子传递功能外，还能对电化学反应进行某种 促进或选择。
④电极材料是电化学研究中的重要课题。
图中A：底物 B：产物
Ox与R：催化剂的氧化态和还原态
Ox + ne →R R + A →Ox + B
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图2.1 氧化–还原电催化过
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§2.1.1 电催化的类型及一般原理
优良的电子传递媒介体应具有如下性质： （1）能稳定吸附或滞留在电极表面。 （2）氧化–还原的式电位与被催化反应发生的式电位相 近，而且氧化–还原电势与溶液的pH无关。 （3）呈现可逆电极反应的动力学特征，氧化态和还原态 均能稳定存在。 （4）与被催化的物质之间发生快速的电子传递。 （5）一般要求对氧气惰性或非反应活性。
重点：电催化原理
难点：评价电催化性能的方法
课后作业：自学§2.4有机小分子的电催化氧化
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2020/4/9
第二章 电催化过程
§2.1 电催化原理 §2.2 氢电极反应的电催化 §2.3 氧电极反应的电催化 §2.4 有机小分子的电催化氧化（自学）
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