电化学学科发展趋势
电化学专业

电化学专业电化学是研究电荷在电化学系统中转移的学科,涉及电化学反应、电解和电池等领域。
随着能源、环境等问题的日益凸显,电化学在现代社会中发挥着重要作用。
电化学专业则是致力于培养电化学领域的人才,掌握电荷传输、材料电化学和电化学催化等重要知识。
电化学专业的教育体系电化学专业的教育体系主要包括理论学习和实践训练两个方面。
理论学习部分主要包括电化学基本原理、电化学动力学、电解和电池原理等内容,通过理论学习,学生可以掌握电化学体系中的基本规律和机制。
实践训练部分则包括电化学实验、仪器操作和数据分析等内容,通过实践训练,学生可以提高实验技能和动手能力。
电化学专业的就业前景电化学专业的就业前景广阔,毕业生可以在能源、材料、环境等领域从事科研、教育、工程等工作。
在能源领域,电化学专业毕业生可以从事电池材料研究、储能技术开发等工作;在环境领域,毕业生可以从事废水处理、电化学传感器研发等工作。
此外,电化学专业的毕业生还可以从事相关仪器仪表设计、生产等工作。
电化学专业的发展趋势随着科技的不断发展,电化学专业也在不断创新和发展。
未来,电化学专业的发展趋势主要包括技术的集成与拓展、材料的创新与优化、系统的智能化与网络化等方面。
通过不断创新和发展,电化学专业将为解决能源、环境等重大问题贡献更多力量。
结语电化学专业作为一门重要的学科,对于现代社会的发展具有重要意义。
通过系统的学习和实践,电化学专业的毕业生可以在各个领域发光发热,为推动社会的进步贡献力量。
希望更多的人能够了解电化学专业,关注电化学领域的发展,共同促进科学技术的繁荣和社会的持续发展。
电化学学科发展趋势

电化学学科进展趋势当代电化学进展有三个特点:(1)争论的具体体系大为扩展,从局限于汞、固体金属和碳电极,扩大到很多材料〔例如氧化物、有机聚合物导体、半导体、固相嵌入型材料、酶、膜、生膜等等〕,并以各种分子、离子、基团对电极外表进展修饰,对其内部进展嵌入或掺杂;从水溶液介质,扩大到非水介质〔有机溶剂、熔盐、固体电解质等〕;从常温常压扩大到高温高压及超临界状态等极端条件。
(2)处理方法和理论模型开头深入到分子水平。
(3)试验技术快速提高创。
以电信号为鼓励和检测手段的传统电化学争论方法持续朝提高检测灵敏度,适应各种极端条件及各种的数学处理的方向进展。
与此同时,多种分子水平争论电化学体系的原位谱学电化学技术,在突破电极—溶液界面的特别困难之后,快速地创立和进展。
非原位外表物理技术正得以充分的应用,并朝着力求照实地表征电化学体系的方向进展。
计算机数字模拟技术和微机实时掌握技术在电化学中的应用也正在快速、广泛地开展。
〔一〕界面电化学70 年月以前的电化学主要是宏观的、唯象的。
自70 年月以来,电化学正逐步深入到电化学界面分子行为的争论。
界面电化学,即电化学界面微观构造,电化学界面吸附,电化学界面动力学和理论界面电化学,构成了电化学的根底。
1.电化学界面微观构造电化学界面区存在双电层。
已提出的双电层模型根本上是唯象的。
其中格来亨〔D.C.Grahame〕修正的 GCGS〔古依—查普曼—格来亨—史特仑,Gouy—Chapman-Grahame-Stern〕模型,即双电层由严密层和分散层构成,是现代双电层理论的根底。
60 年月以来双电层争论中重视了界面区溶剂分子层的争论,较有代表性的有 BDM〔北克瑞斯—德文震—缪勒,Bockris-Devanathan-Müller〕模型。
迄今为止,争论得比较具体的电化学界面,首先是金属—电解质溶液界面,其次是半导体—电解质溶液界面。
反映界面构造的电化学参数的试验数据根本上来自传统的电化学争论技术,缺乏界面构造分子水平的信息。
物理化学的最新进展和应用前景

物理化学的最新进展和应用前景物理化学是研究物质基本结构、性质及其变化规律的学科,它涵盖了物理学和化学的各个方面。
作为一门交叉学科,物理化学在下一代催化剂、新型材料、电池、纳米技术等领域的发展中有着至关重要的作用。
本文将介绍物理化学的最新进展以及应用前景。
一、电化学及其应用电化学是物理化学中一个非常重要的分支,它研究的是电子与化学反应之间的相互作用。
目前,电化学的应用正在不断拓展。
例如,在环境污染治理方面,电化学技术已经成为了处理废水和废气的主要方式之一。
此外,电池和电解池等电化学器件也被广泛应用于能源领域。
近年来,随着新型电池技术的发展,人们对于电池的电极界面问题也开始关注起来。
能够控制电极界面化学反应的力学和电学特性将会成为探究新型电池机理和改进电池性能的重点研究内容。
除此之外,基于电化学原理的催化技术也具有重要意义。
银基催化剂、金基催化剂、贵金属基催化剂等在电化学反应中均有广泛应用。
二、纳米技术的发展纳米技术是一种新型技术,它在数学、物理和化学方面结合,旨在研究材料和器件的纳米结构和性质。
目前,纳米技术已经是物理化学研究的热门领域,同时也在材料制备、能源装置和生物医学等领域有着广泛的应用前景。
利用纳米技术可以通过控制材料的结构和形态来实现功能材料的设计和制备。
例如,金属纳米粒子、碳纳米管、石墨烯等都已经成为了高性能材料的代表。
新型光电转换器件、传感器、催化剂和生物医疗器械等领域已经成为了纳米技术的一个重点研究方向。
三、计算化学的发展计算化学是通过计算机模拟等方法来研究分子、物质和反应体系的学科。
它通过计算机数值模拟和计算机辅助设计等方式,对物理化学反应进行理论模拟以及优化分析,得出分子性质、反应机理等信息,为科学家锁定最佳反应条件和设计新型分子机理奠定基础。
计算化学技术的发展已经取得了明显的成果。
它已经成为了新药物设计、催化剂设计、材料设计和生物物理学等领域的主要工具之一。
随着计算机硬件和软件技术的日益发展,计算化学将会在未来发挥更大的作用。
电化学学术交流会发言稿

大家好!今天,我很荣幸能够站在这里,参加这次电化学学术交流会。
在此,我谨代表全体参会人员,向组织者表示衷心的感谢!下面,我将就电化学领域的研究进展和我国在该领域的发展情况进行简要汇报,并就未来电化学研究的方向和挑战进行探讨。
一、电化学研究进展1. 电化学传感器技术近年来,随着纳米技术、生物技术等领域的快速发展,电化学传感器在生物医学、环境监测、食品安全等领域得到了广泛应用。
我国在电化学传感器领域取得了一系列重要成果,如高灵敏度的生物传感器、便携式电化学传感器等。
2. 电化学储能技术电化学储能技术是当今能源领域的研究热点,主要包括锂离子电池、超级电容器、燃料电池等。
我国在锂离子电池、超级电容器等领域取得了显著成果,如高能量密度、长寿命的锂离子电池,高性能、低成本的超容电容器等。
3. 电化学催化技术电化学催化技术在新能源、环境保护、能源转换等领域具有重要意义。
我国在电化学催化领域取得了一系列重要成果,如高效、低成本的催化剂,以及基于电化学催化原理的环保技术等。
4. 电化学合成与制备技术电化学合成与制备技术在材料科学、药物合成等领域具有广泛应用。
我国在该领域取得了显著成果,如高纯度、高性能的电化学合成材料,以及具有优异性能的电化学制备技术等。
二、我国电化学研究发展现状1. 人才培养我国在电化学领域培养了一大批优秀人才,为电化学研究提供了有力的人才保障。
2. 科研成果我国在电化学领域取得了一系列重要科研成果,为我国电化学事业的发展奠定了坚实基础。
3. 产业应用我国电化学产业已初具规模,相关产品在国内外市场具有竞争力。
三、未来电化学研究方向与挑战1. 新材料研发未来电化学研究应着重于新型电化学材料的研发,以提高电化学储能、催化等领域的性能。
2. 交叉学科研究电化学与其他学科的交叉融合将推动电化学研究的发展,如生物电化学、化学电化学等。
3. 环境保护与可持续发展电化学技术在环境保护和可持续发展方面具有重要作用,如电化学催化技术、电化学合成与制备技术等。
电化学的新进展

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。
电分析化学就业前景

电分析化学就业前景引言电分析化学是化学学科中的一个重要分支,旨在研究物质的电化学行为和性质。
它主要通过使用电化学方法来分析、检测和定量测定物质的成分和性质。
这种分析方法在许多工业、环境和生物领域都得到了广泛应用,并因此产生了许多就业机会。
本文将介绍电分析化学的相关专业知识,并探讨电分析化学专业的就业前景。
电分析化学的学科特点电分析化学是一门综合性强、理论应用广、具有明显实验和应用特点的学科。
它涉及到电化学原理、电化学分析方法、电化学传感器等方面的内容,具有以下几个特点:1.精确性和灵敏度高:电分析化学方法可以对微量物质进行精确分析和定量测量,可以检测到非常低浓度的物质。
2.选择性强:通过选择适当的电极材料和电位条件,电分析化学可以实现对特定成分的选择性分析,具有很高的分析准确度。
3.分析速度快:与传统的化学分析方法相比,电分析化学方法通常具有快速分析速度,同时具备较高的自动化程度。
4.适用范围广:电分析化学方法可以应用于各种物质类型,涵盖了从无机物质到有机物质、从溶液到固体材料等多种样品类型。
电分析化学专业的就业前景实验室研究与开发电分析化学专业毕业生可以在科研院所、高等院校、科研实验室等地从事实验室研究与开发工作。
他们可以参与到各种科研项目中,开展与电分析化学相关的研究工作,不断推动电分析化学领域的发展与创新。
化学分析与检测电分析化学专业毕业生可以从事化学分析与检测工作。
他们可以在化学、生物、医药、环境等领域的实验室、检测中心或相关企事业单位从事成分分析、性质测定、环境监测、药物分析等工作。
电分析化学技术的高精度、高灵敏度和高选择性特点使得毕业生在该领域具有较强的竞争力。
电化学传感器应用电分析化学专业毕业生还可以从事电化学传感器的研发与应用工作。
电化学传感器是一种能够将待测物质浓度转化为电化学信号的装置或系统。
毕业生可以参与到电化学传感器的设计、制备以及应用研究中,开发出具有高灵敏度、高稳定性和高选择性的传感器产品,以满足不同领域对于实时监测和分析的需求。
电化学发展现状

电化学发展现状
电化学是物理化学的分支学科,研究电与化学的相互关系和物质的电化学性质。
随着科技的发展,电化学在各个领域中得到了广泛的应用,如能源领域、环境保护、材料科学、生物化学等。
本文将介绍电化学发展现状。
1. 能源领域
电化学在能源领域中得到了广泛的应用,如电池、燃料电池、太阳能电池等。
其中,锂离子电池是目前应用最广泛的电池之一,广泛应用于移动电子产品、电动汽车等领域。
燃料电池则是一种新型的能源转换技术,可以将氢气和氧气转化为电能和热能,具有高效、环保的特点。
2. 环境保护
电化学在环境保护领域中也有着重要的应用。
例如,电化学水处理技术可以有效地去除水中的有机物和重金属离子,达到净化水质的目的。
此外,电化学还可以应用于废水处理、废气处理、固体废物处理等领域。
3. 材料科学
电化学在材料科学领域中也有着广泛的应用,如电镀、电解制备、电沉积等。
其中,电沉积是一种新型的制备材料方法,可以制备出高性能的纳米材料、多孔材料、薄膜等。
4. 生物化学
电化学在生物化学领域中也有着重要的应用,如电生理学、电化
学传感器等。
电生理学可以研究生物体内的电信号传递、离子传输等现象,为神经科学、心血管医学等领域提供了基础性的研究。
电化学传感器则是一种新型的生物传感器,可以快速、准确地检测出生物体内的某些化学物质,如葡萄糖、乳酸等。
总之,电化学发展得越来越广泛,其应用领域也越来越多。
随着科技的不断进步,电化学在各个领域中的应用也将会更加深入,为人类社会的发展做出更大的贡献。
电化学分析方法的应用及发展

电化学分析方法的应用及发展电化学是研究电荷转移和离子运动的学科,其应用领域非常广泛,包括了电化学催化、电化学分析、电化学合成等。
其中,电化学分析方法是一种利用电化学原理对组成、结构和性质进行分析的方法。
电化学分析方法由于其高灵敏度、高选择性、快速准确等特点而受到了广泛的关注和应用。
一、电化学分析方法的基本原理电化学分析方法的基本原理是利用电导率的不同特性,在电化学电极上测量电势变化,从而推导出被测物质的浓度或者描述其化学性质几何形状等参数。
电化学分析方法通常分为极谱分析、电位滴定法、交流伏安法、脉冲伏安法、阶跃伏安法等多个类别。
二、电化学分析方法在环保、食品安全和生命科学等领域的应用1、电化学分析方法在环保领域的应用近年来,环保领域曾发生过一系列的环境污染事件,如“中电投重金属渗漏事件”和“共青团中央青信长江比赛染料事件”等。
而电化学分析方法则为此类事件的解决提供了有效的手段。
例如,利用电化学分析方法可以检测水中溶解的重金属元素,如铅、汞、锑等,其检测结果可以在很短的时间内得出并确保精度。
2、电化学分析方法在食品安全领域的应用同样,电化学分析方法在食品安全方面也有着广泛的应用。
在各类食品中,不少存在着剧毒物质,如铅、汞、镉、铜等重金属以及杀虫剂、动物药物等。
采用电化学分析方法可以对食品的中毒物质进行快速、准确的检测,保障了人类健康。
3、电化学分析方法在生命科学领域的应用生命科学研究中也广泛使用了电化学分析方法。
例如,基于电化学分析可进行细胞识别和基因分析,用来鉴定药物和基因治疗方案等,特别是在癌症研究和治疗方面,取得了非常深入的成果。
三、电化学分析方法的未来发展随着科技的不断进步,电化学分析方法也在不断发展。
例如,人们在不断探索更高的灵敏度和选择性以及更加方便操作的电化学传感器。
同时,大数据和人工智能等技术的发展也为电化学分析方法的自动化研究提供了新的途径,将有助于缩短检测时间,提高检测效率,降低人工干预。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电化学学科发展趋势当代电化学发展有三个特点:(1)研究的具体体系大为扩展,从局限于汞、固体金属和碳电极,扩大到许多新材料(例如氧化物、有机聚合物导体、半导体、固相嵌入型材料、酶、膜、生膜等等),并以各种分子、离子、基团对电极表面进行修饰,对其内部进行嵌入或掺杂;从水溶液介质,扩大到非水介质(有机溶剂、熔盐、固体电解质等);从常温常压扩大到高温高压及超临界状态等极端条件。
(2)处理方法和理论模型开始深入到分子水平。
(3)实验技术迅速提高创新。
以电信号为激励和检测手段的传统电化学研究方法持续朝提高检测灵敏度,适应各种极端条件及各种新的数学处理的方向发展。
与此同时,多种分子水平研究电化学体系的原位谱学电化学技术,在突破电极—溶液界面的特殊困难之后,迅速地创立和发展。
非原位表面物理技术正得以充分的应用,并朝着力求如实地表征电化学体系的方向发展。
计算机数字模拟技术和微机实时控制技术在电化学中的应用也正在迅速、广泛地开展。
(一)界面电化学70年代以前的电化学主要是宏观的、唯象的。
自70年代以来,电化学正逐步深入到电化学界面分子行为的研究。
界面电化学,即电化学界面微观结构,电化学界面吸附,电化学界面动力学和理论界面电化学,构成了电化学的基础。
1.电化学界面微观结构电化学界面区存在双电层。
已提出的双电层模型基本上是唯象的。
其中格来亨(D.C.Grahame)修正的GCGS(古依—查普曼—格来亨—史特仑,Gouy—Chapman-Grahame-Stern)模型,即双电层由紧密层和分散层构成,是现代双电层理论的基础。
60年代以来双电层研究中重视了界面区溶剂分子层的研究,较有代表性的有BDM(北克瑞斯—德文震—缪勒,Bockris-Devanathan-Müller)模型。
迄今为止,研究得比较详细的电化学界面,首先是金属—电解质溶液界面,其次是半导体—电解质溶液界面。
反映界面结构的电化学参数的实验数据基本上来自传统的电化学研究技术,缺乏界面结构分子水平的信息。
界面结构的模型基本上局限于界面溶液侧模型的统计力学处理。
70年代以来,有明确结构(例如单晶电极)界面的研究和电化学界面分子水平的研究,迅速地发展。
利用固体物理和表面物理理论(主要是能带理论),处理界面固相侧的工作,业已进行。
电化学界面的研究类型也大为扩展。
这一切将促进电化学界面微观结构模型的建立,例如原子、离子、分子、电子等的排布,界面电场的形成,界面电位的分布,界面区粒子间的相互作用,电极表面的微结构和表面重建,表面态等的建立。
80年代以来,我国在电化学界面区溶剂层模型的统计力学处理,溶剂水分子吸附的谱学电化学技术研究方面开展了工作,取得一些有意义的成果。
但是总的说来,我国对电化学界面结构,尤其是界面模型的研究开展不够。
2.电化学界面吸附发生在电化学界面(电极表面)的吸附现象,在电化学应用中有重大作用。
电催化中的解离或缔合吸附,电极反应中间物的吸附,都直接控制着反应的动力学行为。
70年代以前,对吸附等温线、吸附热力学和吸附动力学的宏观唯象研究开展得相当充分,实验技术主要采用电毛细曲线、微分电容曲线等方法。
谱学电化学技术使界面吸附的研究提高到分子水平,并且提供更加丰富的信息。
对吸附物种的识别,吸附键的本质,吸附引起的电极表面重建,吸附自由能,吸附分子的空间取向,吸附分子与溶液中分子间的交换速率,吸附态在电极反应中的作用,吸附分子的结构效应,共吸附,吸附分子间的相互作用,界面电场对吸附分子光谱数据的影响及量子化学处理等,均开展了相当活跃的研究。
单晶电极上的吸附研究受到重视,它为界面吸附的理论处理提供更严格的数据。
我国自50年代后期起,开始开展界面吸附的研究。
在阐明各种类型表面活性物质在各种介质和不同电极表面上吸附电位的基本规律,不同类型表面活性物质的联合吸附规律,吸附的阻抗理论分析,利用谱学电化学技术揭示共吸附的类型及本质,吸附过程的结构效应、电子效应,氢原子在单晶电极上吸附特征等方面作出了一定水平的工作。
3.电化学界面动力学大约从20世纪40年代起,电极过程动力学逐步成为电化学理论基础的主要发展方向。
到了60年代初,对电极过程的基本规律已经有了比较全面、系统的理解。
迄今已有了成熟的唯象理论(例如布隆斯特德—波拉尼(Brönsted-Polanyi)电化学反应活化能关系式),也积累了比较丰富的具体电极过程机理和动力学数据。
电化学界面动力学研究,是当代电极过程动力学研究的新进展。
这一领域的研究包括:从实验上探测电极反应过程处于平衡中的各种分子的力能学、结构及反应活性,这些处于平衡的各种分子由一种结构转变为另一种结构时的细节,并考查分子间的相互作用(尤其是溶剂分子的作用)及界面电场的影响;利用谱学电化学技术监测反应中间物分子、中间态、激发态,以求得在分子水平上认识具体电极反应的机理,进而揭示电极反应的微观规律。
这一领域研究的进展有待于时间和空间分辨谱学电化学技术的建立及发展,以获得动态过程的分子信息。
我国在具体电极过程宏观动力学的研究方面已做了不少工作,有机分子和生物分子的微观电极反应动力学的研究也有一些有水平的成果。
4.理论界面电化学电化学界面吸附和电极反应中,电荷传递反应的量子力学及统计力学处理(主要是前者),构成理论界面电化学的主要内容。
在30年代就已进行电化学界面电荷传递反应的量子力学处理,但是由于电极反应的复杂性及缺乏分子水平的实验数据,研究进展缓慢。
电化学界面上的电荷传递是电极反应中最主要的基元反应,理论上研究较多的是电子传递反应,其次是质子传递反应。
电化学界面吸附也常常包含界面上的电子传递。
根据电解质相中的电子给体或受体的电子轨道与电极相的电子轨道间相互作用的强弱,电子传递反应分成弱相互作用和强相互作用两类。
目前弱相互作用电子传递反应有两种理论:连续介质理论(也称溶剂扰动理论,静电理论)和分子理论(也称热活化理论,热理论)。
连续介质理论建立在马库斯(R.A.Marcus)理论(绝热的半经典处理)基础上。
目前比较流行的LDK(Levich -Dognadze-Kuznetsov)理论(非绝热的量子力学处理),已能提供电化学反应动力学的控制因子及反应速度常数的数量级。
分子理论于1931年由格尼(R.W.Gurney)提出,其后经布特勒(J.A.V.Butller),杰里歇尔(H.Gerischer),克里斯多夫(S.G.Christov)和北克瑞斯等进一步发展。
该理论对电荷传递反应活化过程的处理与气相反应机理相似。
连续介质理论和分子理论也应用于质子传递反应的处理,当前能够半定量提供质子放电反应的位能面。
强相互作用电子传递反应往往包含化学吸附中间步骤。
固体表面物理化学在处理固体表面的化学性能和电子性能方面,主要有表面分子模型和能带模型。
固体表面成键吸附的量子力学处理主要采用三种近似法来描述成键的能量和轨道特征:簇模型,半无限晶体近似和相互作用表面分子模型。
当前比较流行的是簇模型。
电化学界面强作用的量子力学处理比起一般固体表面吸附的量子力学处理更加复杂,还必须多考虑两个因素:界面强电场和极性溶剂分子的作用。
目前各种 Xα方法,原子交叠电子离域分子轨道方法(atom super-position and electron delocalization molecular orbital,ASED-MO)和自洽场从头算方法等量子化学计算方法及簇模型在量子电化学中应用比较广泛,已应用于单晶电极表面各种表面位的吸附能的计算,并结合实验测定的吸附等温线和电化学现场光谱测量数据研究电化学界面吸附中的电子传递。
我国在理论界面电化学领域的研究工作开展得不多,但已取得一些高水平的成果。
例如吸附分子或离子簇附加部分电荷模拟界面电场作用,对一些小分子吸附利用簇模型和电荷自洽离散变分Xα方法(SCC-DV-Xα)进行了计算。
计算结果与现场红外数据相当吻合。
又如提出作为电极赫姆霍茨(Helmholtz)层势垒表示式,利用分子模型WKB(Wentzel-Kramer—Brillouin)近似法,对质子放电反应速度进行了量子化学计算。
再如利用统计力学导出普遍化的单层吸附等温方程,建立了质子放电速率方程。
(二)电催化电催化是在50年代末燃料电池技术研究的刺激及迫切要求下发展起来的新兴边缘领域。
当代电催化研究的范围已远远超出燃料电池中的催化反应,具有催化活性的电极表面已引入了一个新的化学合成领域。
1.电催化剂和电催化反应机理已有百余种电合成产品,其中相当一部分涉及电催化反应。
但是现有研究较多的电催化反应是氢析出,分子氧还原和析出,氯析出;其次是有机小分子氧化。
今后除了继续上述电催化反应的研究外,预计将进一步研究烃、再生气、甲醇和煤等燃料的电催化氧化,CO2还原为CH3OH,N2还原为NH3,并强化有机物电催化合成,金属大环化合物电催化和仿生电催化的研究。
2.电催化基本原理已进行的电催化研究促使一些决定电催化剂活性和选择性因素的揭示和提出带有普遍性的规律。
例如,电催化剂的电子和几何构型,催化剂的微结构与电催化的结构敏感,载体的作用,催化剂中毒与第三体阻塞效应等等。
迄今已总结的规律多数是根据常规催化原理提出的,电催化与常规催化有一定的类似性,这种关联在许多场合有其合理性。
但是电催化剂既能传递电子,又能对反应底物起活化或促进电子传递反应速率,且电极电位可以方便地改变电化学反应的方向、速率和选择性。
例如,电位移动1V,在常温下大致提高反应速率1010倍,这是一般催化反应望尘莫及的。
因此,应当加强电催化反应特殊规律的研究。
3.电催化反应的分子水平研究和分子设计利用谱学电化学技术获得电催化反应的分子信息及电催化剂的微结构,原位谱学电化学技术联合欠电位沉积(UPD)金属原子的电子效应,作为分子探针,探测电催化剂和吸附的底物分子或其解离碎片间的相互电子作用;通过电极表面剪裁,以设计特定的活性基团(或表面位)及反应分子的环境,实现电催化反应的高活性和高选择性,化学修饰电极可望满足分子设计电催化剂和电催化反应的要求。
我国在小分子燃料、贵金属催化剂(包含单晶电极和无定形结构合金电极)上的电催化,在某些有机物分子和生物分子的电催化,在电催化过程的解离吸附、毒性中间物的原位谱学电化学技术研究,利用化学修饰电极进行电催化的分子设计等方面,都有一些高水平的成果。
但是总的说来有关电催化,尤其是分子电催化以及电催化合成开展得不多,应当加强。
(三)光电化学尽管近期不可能解决光电化学应用于太阳能转换和存贮的实用技术,液结太阳能电池(PEC)尚无法与硅固体结太阳能电池竞争,但是70年代以来光电化学的广泛研究,促进了电化学理论及电化学、固体物理、光化学、光物理诸学科交叉领域理论的迅速发展,太阳能转化为化学能,即光电合成和光催化合成也大有可为。