电催化氧化技术的研究进展
《2024年电化学废水处理技术及高效电催化电极的研究与进展》范文
《电化学废水处理技术及高效电催化电极的研究与进展》篇一一、引言随着工业化的快速发展，废水排放问题日益严重，对环境和人类健康造成了巨大威胁。
电化学废水处理技术因其高效、环保的特性，逐渐成为研究热点。
本文将重点探讨电化学废水处理技术的原理及其应用，并针对高效电催化电极的研究与进展进行详细阐述。
二、电化学废水处理技术电化学废水处理技术是一种利用电化学反应来去除废水中污染物的技术。
该技术主要通过电场作用，使废水中的污染物发生氧化、还原等反应，从而达到净化水质的目的。
电化学废水处理技术具有处理效率高、操作简便、无二次污染等优点。
2.1 电化学废水处理技术的原理电化学废水处理技术主要利用电极反应，将废水中的污染物转化为无害物质。
在阳极，废水中的有机物发生氧化反应，生成二氧化碳、水等无害物质；在阴极，废水中的重金属离子发生还原反应，形成沉淀或气体逸出。
此外，电化学过程中还会产生一些具有强氧化性的物质，如羟基自由基等，可进一步降解有机物。
2.2 电化学废水处理技术的应用电化学废水处理技术广泛应用于工业废水、生活污水等领域。
在工业废水处理中，电化学技术可有效去除废水中的重金属、有机物、氮、磷等污染物；在生活污水处理中，电化学技术可用于提高污水的可生化性，降低有机物的含量。
此外，电化学技术在电解制氢、电解制氧等领域也有广泛应用。
三、高效电催化电极的研究与进展3.1 电催化电极的种类及特点电催化电极是电化学废水处理技术的核心部件，其性能直接影响处理效果。
目前，常见的电催化电极材料包括金属、合金、金属氧化物、碳基材料等。
这些材料具有不同的电催化性能和稳定性，适用于不同的废水处理需求。
3.2 高效电催化电极的研究与进展为了提高电催化电极的性能，研究者们不断探索新型材料和制备方法。
一方面，通过开发具有高比表面积、优异导电性和良好稳定性的新型材料，如纳米材料、复合材料等，提高电极的电催化性能；另一方面，通过优化电极的制备工艺，如热处理、表面修饰等，进一步提高电极的抗腐蚀性和使用寿命。
三维电极催化氧化研究进展
三维电极催化氧化研究进展陈天佐;张蕾【摘要】Three-dimensional electrode catalytic oxidation is an effective method to treat wastewater. In this paper, research status and characteristics of the three-dimensional electrode catalytic oxidation technology were introduced as well as types of three-dimensional electrode reactor. Electrode materials of the reactor and improvement of particle electrodes were discussed. Wastewater treating effect of combination of and other technologies was summed up. Shortcomingsand research direction of the three-dimensional electrode catalytic oxidation technology were put forward.%三维电极技术是处理废水的有效手段，整理了近几年国内外关于三维电极催化氧化技术最新的研究情况和特点，介绍了三维电极反应器的类型，对反应器采用的主电极材料、粒子电极的改进进行了论述，总结了三维电极技术耦合其它技术的处理效果，提出了该技术目前的不足及未来的研究方向。
【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】4页(P2250-2253)【关键词】三维电极;电催化氧化;废水处理;研究现状【作者】陈天佐;张蕾【作者单位】中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺113001;中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】X703电催化氧化技术能够通过直接氧化和间接氧化方式分解水中的各种污染物，具有高效、易操作、环境友好等特点。
电催化还原二氧化碳制一氧化碳催化剂研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第4期电催化还原二氧化碳制一氧化碳催化剂研究进展张少阳1，商阳阳1，赵瑞花1，2，赵丹丹1，郭天宇3，4，杜建平1，4，李晋平1，4（1太原理工大学化学化工学院，山西太原030024；2山西昆明烟草有限责任公司，山西太原030024；3太原理工大学环境科学与工程学院，山西晋中030600；4气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，山西太原030024）摘要：电催化还原CO 2作为缓解能源危机和全球变暖的有效途径已成为催化领域的研究热点。
然而，不同反应途径的氧化还原电位较为接近，使产物的选择性成为电催化还原CO 2所需解决的主要问题。
迄今为止，在水性电解质中可实现CO 2选择性地转化为一氧化碳（CO ）和甲酸（HCOOH ）。
本文简述了电催化还原CO 2制CO 的机理，包括CO 2吸附过程、二电子转移过程和CO 脱附过程。
从贵金属的晶面设计、形貌调控和表面功能化对反应活性和产物选择性的影响，铁卟啉、钴酞菁和镍三嗪在还原CO 2为CO 反应中的电子转移途径，非金属碳基材料中杂原子和碳基质间的耦合效应等方面，重点介绍了近年来贵金属催化剂、过渡金属络合物催化剂和非金属碳基材料催化剂的研究进展，总结了各类催化剂的优缺点。
指出在三类电催化还原CO 2制CO 的催化剂中，非金属碳材料具有较高的CO 法拉第效率，尤其是非金属碳材料成本较低、制备简单、结构易调控，在电催化还原中具有潜在的应用优势，是有望实现商业化应用的新型催化剂的候选材料之一。
关键词：二氧化碳；电化学；还原；一氧化碳；催化剂中图分类号：O643.36文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）04-1848-10Research progress on catalysts for electrocatalytic reduction of carbondioxide to carbon monoxideZHANG Shaoyang 1，SHANG Yangyang 1，ZHAO Ruihua 1，2，ZHAO Dandan 1，GUO Tianyu 3，4，DU Jianping 1，4，LI Jinping 1，4(1College of Chemistry and Chemical Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,Shanxi,China;2Shanxi Kunming Tobacco Limited Liability Company,Taiyuan 030024,Shanxi,China;3College of Environmental Science and Engineering,Taiyuan University of Technology,Jinzhong 030600,Shanxi,China;4Shanxi Key Laboratory of GasEnergy Efficient and Clean Utilization,Taiyuan 030024,Shanxi,China)Abstract:Electrocatalytic reduction of CO 2to alleviate the energy crisis and global warming has become a research hotspot in catalysis.However,due to the close oxidation-reduction potentials of different reaction pathways,the product selectivity of electrocatalytic reduction of CO 2is not high and should be improved.So far,carbon monoxide (CO)and formic acid (HCOOH)can be obtained with high-selectivity in aqueous electrolytes.The mechanism of electrocatalytic reduction of CO 2to CO is described in a three-step process of CO 2adsorption,two-electron transfer and CO desorption.The recent research progress of noble metal catalysts,transition metal complex catalysts and non-metallic carbon-based materials is综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0804收稿日期：2021-04-16；修改稿日期：2021-06-27。
三维电催化氧化技术
三维电催化氧化技术三维电催化氧化技术是一种用于催化氧化反应的新兴技术。
随着环境污染问题的日益突出，研究人员对于高效、环保的废水处理技术的需求也越来越迫切。
而三维电催化氧化技术正是应运而生，它具有高效、低成本、易操作等优势，被广泛应用于废水处理、空气净化等领域。
三维电催化氧化技术主要基于电化学原理，通过在电极表面形成活性物质层，利用电流引发氧化反应。
与传统的二维电催化氧化技术相比，三维电催化氧化技术在电极表面增加了更多的催化活性位点，从而提高了催化氧化反应的效率。
在三维电催化氧化技术中，常见的电极材料包括金属氧化物、碳材料、金属有机骨架材料等。
这些材料具有较高的导电性和催化活性，能够有效地促进氧化反应的进行。
例如，金属氧化物电极常用于有机废水的处理，碳材料电极常用于重金属离子的去除。
三维电催化氧化技术具有多种优势。
首先，它能够实现废水的高效处理。
传统的废水处理技术往往需要经过多道工序，耗时且效率低下。
而三维电催化氧化技术能够在短时间内完成氧化反应，大大提高了处理效率。
其次，三维电催化氧化技术具有较低的成本。
与传统的催化剂相比，三维电催化氧化技术所需的催化材料成本较低，同时电极的制备也相对简便。
此外，三维电催化氧化技术还具有易操作、运行稳定等优点。
在实际应用中，三维电催化氧化技术已经得到了广泛的应用。
例如，将其应用于废水处理过程中，可以有效地去除废水中的有机物、重金属离子等污染物，提高废水的处理效果。
此外，在空气净化领域，三维电催化氧化技术也能够去除空气中的有害气体，改善空气质量。
尽管三维电催化氧化技术具有许多优势，但仍然存在一些挑战和问题需要解决。
首先，三维电催化氧化技术的电极材料选择和制备方法需要进一步优化，以提高催化活性和稳定性。
其次，三维电催化氧化技术的反应机理还不完全清楚，需要进行更深入的研究。
此外，三维电催化氧化技术在大规模应用时的经济性和可行性也需要进一步评估和改进。
三维电催化氧化技术是一种高效、环保的废水处理技术。
电催化氧化降解对硝基苯酚的研究
关键词 ： 对硝基 苯酚（ ｐ — Ｎ Ｐ ） ； 电催化氧化 ； 降解 环境 中含硝基苯酚通 常是 主要来 自造纸 、皮革行业 以及 表 １ 直 线 方 程 和相 关 系数 ａ 垃圾 渗滤液 以及 生产 炸药 、 医 药、 灭 菌剂 、 染料 、 木制 品 防腐 剂 和橡 胶 化 学 制 品 的 中 间产 物 ，在生产和加工过程 中人 为 进入环境 中。由于这类物 质具 有 在 自然 界 中存 在 时间 长 ， 容 易在生物体 内富集滞 留 ，严重 时导致人类 和动物畸变 、血液 疾病 、 肝肾损伤 、 雌性 化以及癌 变 ，对人类 的生命 和生活带来 了严 重威胁 。２ 一硝基 苯酚 、 ４ 一 硝 基苯 酚 、 ２ ， ４ 一硝 基苯 酚 都是 美 国环境保 护署 列的优先危险 污染物质 ，也是我国优先监测 ａ Ｏ Ｈ ） ￣种模拟废水 ， 取不同反应溶液各 ８ ０ ｍ ｌ ， 在室温下搅拌 ， 使反 污染物之一。 自然界水体中的硝基苯酚要求应控制在 １ ０ ｎ ｇ ／ Ｌ以下。 Ｎ ２ ０ ｍ ｉ ｎ ，测定 对对硝基苯酚去除效果 的影响 ，不同初始 ｐ Ｈ 含有硝基苯酚的废水处理一直是一个难点 ， 在苯环中出现的硝基基 应进行 １ 值对对硝基苯酚去除率 的影响 。 在酸性反应溶液里的对硝基苯酚 的 团促使该物质有着很好 的化学和生物降解 的稳定性 。 此类污染物不 三种反应溶液里对硝基苯酚的去除率是不 同 能被好 氧生物降解 ，同时好氧 降解 产生的亚硝基 和羟胺也是致 癌 浓度降低的明显最快 ， 的酸性 ＞碱性 一中性 ， 这说明 电化学氧化含酚废水的效率取决于废 物。
Ｈ值 。 本 文用带 有 中间层 的铁 系搀 杂改性 Ｐ ｂ Ｏ ： 电极 对对硝 基苯 酚 水 的 ｐ 由表 １ 可知 ， 不同ｐ Ｈ值中的 一 Ｉ ｎ （ Ｃ ／ Ｃ ｏ ） 与时间成正 比关 系 ， 在所 （ ｐ － Ｎ ｒ ＂ ） 进行 电催 化氧化降解 ， 并且研 究 了影 响降解 的几种 主要 因 研 究的三种 ｐ Ｈ值里 ， 电催化 氧化降解水体 中对硝基 苯酚都遵循表 素， 同时对对硝基苯 酚的去除率 、 反应动力学进行初步分析 。 观一级反应动力学 。因此 该方法对酸性条件下 处理废水 的效果最 １实 验部 分 但是 考虑到废水的水质一般 以中性 为主 ， 所 以还是在 中性条件 配制一定浓度对硝基 苯酚模拟废水 ， 以自制 的带有 中间层 的铁 好 ， 系搀杂改性 Ｐ ｂ Ｏ 电极 为阳极 ， 铜板为阴极 ， 电极 面积 １ ４ ｃ ｍ ｚ ， 电极间 下降解废水更合理一些。 ２ ． ３初始浓度对 Ｐ — Ｎ Ｐ的降解的影响 距ｌ ｃ ｍ， 电流密度为一定值， 处理 ８ ０ ｍ Ｌ模拟废水 ， 研究对硝基苯酚的 污染物的浓度是所处理水体的一个重要参数 ， 对采用何种水处 降解效率及 电催化氧化的几种 因素对对硝基苯酚降解 的影响 。 理技术 、 化学试剂ｆ 氧化剂） 的用量及所需处理时间长短有重要影响 。 ２结果与讨论 为考察不同对硝基苯酚初始浓度对其电催化氧化降解的影响 ， 向反 ２ ． １ 反应时间对对硝基苯酚降解的影响 进行 降解实验 。 配制初始浓 度为 １ ０ ０ ｍ ｇ ／ Ｌ的对硝基 苯酚和 ０ ． １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ的 Ｎ ａ ｚ Ｓ Ｏ 模拟 应溶液中加入不 同浓度的对硝基苯酚 ， 配制浓 度分 别为 ５ ０ ｍｇ ／ Ｌ ， １ ０ ０ ｍｇ ／ Ｌ ， ２ ０ ０ ｍｇ ／ Ｌ的对硝 基苯 酚三种 废水 ， 电流 密度为 １ ０ ｍＡ ／ ｃ ｍ ２ ， 在室温下搅 拌 ， 研究不 同降解 时间对 中性 模 拟 废 水 ，取 不 同 浓 度 的 反 应 溶 液 各 ８ ０ ｍｌ ， 电 流 密 度 电催化氧化降解 的影 响。 ０ ｍ Ａ ／ ｅ ｍ ｚ ， 在室温下搅拌 ， 使反应进行 １ ２ ０ ｍ ｉ ｎ ， 研 究对硝基苯酚的初 反应溶液的对硝基苯 酚浓度在不断 的降低 ， 对硝基苯 酚去 除率 １ 随着时间 的延长在 不断 的上升 ，当降解 １ ２ ０ ｍｉ ｎ时 去除率 就达 到 始浓度对电催化 氧化 降解 的影响。 不 同初始浓度下 的对硝基苯酚浓度均是 随时 间而下降的 ， 当对 ９ ４ ％，前 ４ ５ ｍ ｉ ｎ内对硝基苯酚 的去除率随时间的延长而迅速上升 ， ０ ｍ ｇ ／ Ｌ时 ， 去除率 的变化略高于其它 的 ２种 。 而后变化趋于平缓。可见 ， 反应时间直接影响到对硝 基苯 酚的去除 硝基苯酚初始浓度为 ５
电催化还原CO2技术的研究现状
电催化还原CO2技术的研究现状在过去的几十年中，尽管我们已经实现了许多在真正意义上的能源转换，但是我们依然面临着严重的气候变化、环境污染和能源短缺的挑战。
电催化还原CO2技术是一项追求通过使用可再生能源和珍贵金属催化剂来将CO2转化为高附加值的化学品的新技术，并且其原理的理论和实验研究已经得到了广泛的关注。
电催化还原CO2技术的研究主要集中在通过用电可以促进和加速CO2分子的转化，使其分子重新排列，以产生远高于和单一的孤立碳/氧/氢原子或基团的产率的有机化合物。
研究表明，正电极和负电极之间的电子转移和O2、CO、H2O和CO2的吸附和离子迁移是电催化还原CO2技术的核心之一。
近年来，一些大规模研究和实验已经展现出了光电催化还原CO2的前景。
例如，人们研究了一种称为氧动力电池的新型电池，其使用的材料是电感、汞和钛。
通过这些研究，人们已经可以生产出一种高效且低成本的CO2还原工具，这种工具可以在太阳光下驱动电子（相比于单向光电转换器件效率高出许多）。
使用光激发还原CO2的技术是非常渴望的，因为由于太阳能板的快速降低，人们在建设市场中的效果比较低。
同样，这一技术还具有具有增大产物种类的能力，包括例如CO、氨和一些碳水化合物。
此外，目前各种催化剂正在被研制和设计以制备电催化还原CO2和混合气体的异质/同质化合物。
例如，一些钼、银、铜、镍、钴、铁、锰、铱、铂、钌和鈾化合物具有很好的CO2活性，它们可以产生氧化物中的有机化学合物和太阳能，在这些化学反应中使用。
而在光电催化还原CO2研究中，人们在奈米金和纳米银的催化作用下节约了珍贵金属共催化的成本。
总之，电催化还原CO2技术作为一项年轻的新技术，其研究现状正逐步走向成熟和完善。
未来我们可以进一步开发适合实际应用的电催化还原CO2技术方案，这将会对推动经济和环保事业的发展起到积极的促进作用。
电催化反应的机理及性能研究
电催化反应的机理及性能研究随着人们对清洁能源和环境保护的追求，能源领域和环境研究领域出现了越来越多的新技术和新材料。
电催化反应就是其中一种新兴技术，它利用电催化剂来促进化学反应的进行。
电催化反应在燃料电池、储能技术、环境污染治理等领域具有广泛应用前景，因此在此方面的研究也备受关注。
一、电催化反应机理电催化反应的机理是指在电化学反应中发生的化学变化过程。
它是电化学反应研究领域的一部分，关注电子在化学反应中的转移和利用。
在电催化反应中，电子和物质之间的相互作用是至关重要的。
电流是物质中流动的电子，就像导线中的电荷流动一样。
电催化反应发生在电催化剂上，电催化剂是一种能够帮助催化反应的物质。
当电化学反应发生时，电催化剂吸附在电极表面并促进电子的转移。
电催化反应的速度是由催化剂的化学性质和电荷分布、反应物分子之间的结合能力以及反应物分子在电极表面的扩散速度决定的。
二、电催化反应的性能研究电催化反应对于清洁能源和环境保护具有巨大的潜力。
在实际应用中，电催化反应的性能很大程度上取决于电催化剂的性质和反应条件。
因此，研究电催化剂的性能和反应机理对于提高电催化反应的效率和稳定性具有重要意义。
1. 电催化剂的选择电催化反应的催化剂是影响反应性能的重要因素。
传统的电催化剂包括铂、钴、镍等贵金属，但其成本和环境影响逐渐被人们所关注。
因此，针对不同的电催化反应，研究低成本、可持续、高效的电催化剂是必要的。
2. 反应条件的调节反应条件也是影响电催化反应的重要因素。
例如，在燃料电池中，反应温度、压力、电解质浓度等因素直接影响燃料电池的性能。
因此，通过调节反应条件来优化电催化反应的性能和稳定性是十分重要的。
3. 反应机理的研究了解电催化反应的反应机理对于优化反应条件和提高反应效率具有重要意义。
研究反应机理需要对反应物分子的化学结构、电子状态和反应物分子在电极表面的结合能力进行深入的分析和探究。
三、电催化反应的应用电催化反应具有广泛的应用前景，其中最具代表性的应用就是燃料电池。
电催化氧化技术处理造纸废水的实验研究
2013年第39卷第2期Februar y2013工业安全与环保I ndust r i al Saf e t y a nd Envi r onm e nt al Pr o t ect i on21电催化氧化技术处理造纸废水的实验研究覃燕颜幼平胡剑伍新驰王苏陈志星(广东工业大学环境科学与工程学院广州510006)摘要通过邻苯二甲酸氢钾(Ⅺ口)溶液的电解实验研究了德国引进的金属铌掺硼金刚石膜电极(N b／B D D)的电化学性质，并利用该电极处理装置处理了东莞某造纸厂造纸废水。
考察了电解时间、电流强度及废水的pH值、电解质的浓度、电导率等参数对电化学降解效率的影响。
结果表明，N b／BD D具有优异的污水降解性能，在pH值为3．0，电流密度为37．23m A／cr f，电压6．9V，N a C l充当电解质质量浓度O．4g／L的条件下，电解200r ai n，装置对再生纸造纸废水的C O D的去除率接近70％，B O D／CO D为0．4，比能耗为27．6(kw hag)。
关键词N b／B D D电催化氧化造纸废水St udy on T r ea{m ent of Paper E f f l uent by E l e ct r ocat a蛳c O xi dat i on M e t hodQ玳Y ah Y A N Y oup i ng H U Ji a n W UX i nchi W A N G Su C H EN Z hi xi ng(C ol l ege ofEnvi r onm ent al Sci e nce and Engi neer ing，G uangdong U ni ver si t y of T ec hno／o gy G／／a／l gghou510006)A bs t ra ctB ased o n t he el ect r ol ysi s experi m ent of pht h al i c aci d pot a ss i um hydr ogen(K H P)，t he el ect roche m i c al pr ope r t i es of el ect r o l yt i c c apac i t ors—new m e t a l bor o n—dop ed dhm ond f i l m el ect r ode(N b／B D D)i nt r oduced fr om t he G er m an ar e al t o l y2蒯and t he el ect r ode t r eat m ent equ i pm ent i s used t o de al w i t h t he papem l出ng ef f l uent fr om a paper m i l l i n D e nggua n．T he ef f ect s of t he el ect r ol yt i c t i m e，c ur r ent sⅡengIl l a nd w a st ew a t e r pH val ue，el ect r ol y t e concent r at i on，el ec t r i c conduct M t y pa r a m et er s o n t he el ec t r ochem i c al de gr a da t i on ef f i ci ency al e i nves t i gat ed．T he r es u l t s s how t hat t he N b／B D D ha s excel l ent 8Gq^tf lge r em oval per f or m a nce a nd w he n pH i s3．0，t he cur r ent dens i t y of37．23m A／cm2，vol t a ge6．9V，N aC l act as dec-t rol yte conce nt r a t i on0．4∥L and200r ai ns of el ec t r ol ysi s，COD r em oval r at e is dos e t o70％，B O D／C O D i80．4and ener-gY eom um pt i on is27．6(kW‘11／ks)．K eyW or ds N b／B D D el ec t r o ca t a l徊c oxi dat i on paper m aki ng w a s t ew a t er0引言电化学氧化技术是A O P技术的一种，因其具有其他处理方法难以比拟的优越性，近年来受到极大关注…1。
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1 / 8 25万栋 1电催化氧化技术概述 电催化氧化技术是水处理领域内的一个新兴技术，众多国内外学者将该方法应用于有机废水的处理，并研究其对有机物的降解机理和影响降解效率的因素，使电催化氧化法得到了不断的发展【1】。电催化氧化（Electrochemical Catalytic Oxidation，ECO）是利用具有催化性能的金属氧化物电极，产生具有强氧化能力的羟基自由基或其它自由基和基团攻击溶液中的有机污染物，使其完全分解为无害的H
2O和CO 2的绿色化学技术【2】。 该法由于对有机物分解更加彻底，效率高，操作简便，近几年来在水处理领域引起广泛关注。
相比传统的生物废水处理方法，电催化氧化废水处理技术具有操作管理方便，氧化条件可控程度高，易实现自动化控制，且处理废水无需很多化学药品，后处理简单，设备集成度高，占地少等优点，尤其在生物难降解废水的处理方面表现出了高效的降解能力，已日渐成为水污染控制领域中的研究热点。
2电催化氧化技术原理 电化学法降解有机污染物是一个很复杂的过程，其机理研究还在探索之中，有研究者认为，其原理是利用电极在电场作用下，分解H
2O，产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH基团)，从而使许多难以降解的有机污染物分解为CO
2或其他简单化合物【4】。 首先溶液中的H 2O或OH- 2 / 8
在阳极上放电并形成吸附的氢氧自由基(下列式中MO x为氧化电极): MO xH 2OMO x(·OH)He (1)然后吸附的氢氧自由基和阳极上现存的氧反应，并使氢氧自由基中的氧转移给金属氧化物晶格而形成高价氧化物MO
(x+1)，即化学吸附态的活性氧： MO x(·OH)MO (x1)He (2)当溶液中没有可氧化的有机物时，2种状态的活性氧按以下步骤进行氧析出反应：1
MO x(·OH)O 2MO xHe (3)21MO (x1)O 2MOx(4)2 当溶液中存在可氧化的有机物R时，则发生如下反应： 3 / 8
RMO x(·OH) zCO 2MO xzHze (5)RMO (x1)ROMOx(6)可以看出，在电催化氧化过程中，阳极上存在两种状态的活性氧，即吸附的氢氧自由基和晶格中高价态氧化物的氧，因此电氧化反应可以按2条途径进行。当式
(5)高效进行时，表现为非生化降解有机物深度氧化分解，即吸附态·OH的主要氧化产物为CO
2和H 2O。为使式 (5)快速进行，阳极表面必须存在高浓度的吸附态·OH，电流效率主要取决于反应式
(5)和式 (3)的速率比；当反应式 (2)和式 (6)高效进行时，表现为非生化降解有机物转化为可生化降解有机物，即高价态氧化物晶格中的氧化产物主要是一些有机酸、醌等有机物。为使反应式
(6)快速进行，金属氧化物晶格中的氧空位浓度必须足够高，使阳极产生的吸附态·OH迅速转移到金属氧化物晶格中，即反应式
(2)的速度要比式 4 / 8
(1)快，电流效率主要取决于式 (6)和式 (4)的速率比；上述两种反应的电流效率均与电极材料有关，反应式 (5)还与阳极电位有关。因此，选择合适的电极材料是电化学氧化技术处理废水的技术关键。
为了提高·OH基团氧化有机物的效率，必须防止副反应 (3)和反应 (4)，即限制氧气的析出，因此必须控制好反应条件，如反应温度、溶液pH值和反应的电流密度，选择较高电位的阳极材料能很好地抑制氧气的析出。
3电催化氧化技术研究进展 目前，电催化氧化技术的研究内容主要有： 有机物降解的影响因素及机理探讨、电极的开发研制、反应器及供电方式等【8】。
3.1有机物降解方面的应用 在电催化氧化降解有机物的应用及机理探讨方面，陈卫国等【3】采用自制的电催化装置研究了苯酚、苯胺和邻苯二甲酸二甲酯三种有机污染物的废水处理规律，证实了在电催化过程中活性物质H
2O 2和·OH的存在，并认为决定有机污染物去除效率高低的关键在于体系产生活性中间体的量。代仕均等【7】以钛基RuO
x-PdO为阳极，NaCl为支持电解质，研究了活性氯的生成与甲基橙模拟废水降解之间的关系，发现酸性条件下活性氯的生成量决定了甲基橙模拟废水的脱色程度，两者之间呈现较好的线性关系。刘咏等以Ru-Ir/Ti阳极电解处理苯酚废水，结果表明，废水中Cl- 5 / 8
的初始浓度越大，苯酚完全被氧化所需的时间也越短，并导出苯酚在含Cl-体系中电化学氧化的反应途径。
3.2电极材料 电催化氧化过程中，电极材料的性质及其表面积在电化学氧化还原反应动力学中起着主要的作用，电流效率不仅取决于有机物的性质，在很大程度上也与电极材料有关。
阳极在反应过程中会产生强氧化性物质，而它所面临的主要竞争副反应是阳极氧气的析出，所以就需要具有高析氧电位的电极。在已知阳极中，金刚石膜电极和镀铂钛电极(Ti/Pt)被认为具有较高的析氧电位，但价格昂贵。PbO
2电极的研究广泛，但其析氧电位不够高，而且因电化学腐蚀释放的Pb2+ 离子会导致水的二次污染【7】。 形稳电极（Dimensionally Stable Anode，简称DSA）是20世纪60年代末发展起来的一种金属氧化物电极。该电极有耐蚀稳定、催化活性高、寿命长等优点，并可根据具体电极反应的要求，设计电极材料的结构和组成，通过材料加工或者涂覆工艺使本身不具备结构支撑功能的材料（尤其是大量的具有电催化功能的金属氧化物）在电极反应中获得应用。目前，氧化物的成分主要有SnO
2、PbO 2、Sb 2O 5、RuO 2、IrO 2、MnO 2、Ta 2O 6 / 8
5等或它们之中两种或两种以上的复合物，而且两元以上的氧化物往往具有更优越的导电性、稳定性及催化活性【10】。Feng等比较了三种电极对苯酚的降解情况，结果表明，三种Ti/RuO
2电极的电解效率依次为Ti/Sb-Sn-RuO 2-Gd>Ti/Sb-Sn-RuO 2>Ti/RuO 2。Li考察了不同电极降解苯酚的过程，发现Ti/SnO 2-Sb电极比Ti/RuO 2和Pt电极更有利于苯酚的降解。另外，还可以通过掺杂其他元素来改进电极的催化性能，有研究表明，稀土Gd的掺杂能够改善传统的Ti/RuO
2电极的电催化氧化性能，原因可能是稀土元素能够改变电极材料表面颗粒度和形成深能级。
3.3电极结构及供电方式 二维反应器是最常见的电解反应器，但是二维电极的有效面积小，电流效率低，所以越来越多的研究者开始转向三维电极的开发研制。三维电极具有比表面积大，粒子电极间距小，传质效果好等优点【11】。目前，三维电极主要有粉末多孔电极、固定床填充电极及流动床填充电极。还有在固定床电极和气体扩散相结合的基础上设计的三相三维电极反应器，不仅扩大了电极的表面积，提高了传质速率，还能大量供氧，产生强氧化剂H
2O 2，从而除了在阳极上氧化外，还能充分发挥阴极的间接氧化作用。 目前电催化氧化法的供电方式主要以直流供电为主，随着三维电极的发展，脉冲供电方式也逐渐引起关注。三维电极中填充床反应器是由无数个微型的电解池组成，等同于许多个平板电解槽串联，从而能满足脉冲电解的要求， 7 / 8
将其与脉冲供电方式相结合，能大幅度地提高电流效率。4电催化氧化存在的问题及展望
电催化氧化技术是水处理领域的一门新兴技术，尚处于探索阶段，在许多方面表现出的独特性能是生物法和化学法处理废水无与伦比的，但在该领域的研究中还存在着许多亟待解决的间题。首先，电极的研制开发缺乏完备的理论指导。电极的制备条件对电极催化性能的影响微观因素不够清楚，电催化降解有机污染物的机理探讨还不是很充分。无论是电化学转换，还是电化学燃烧，或者间接的电催化氧化，都需要对电极表面氧化物的催化理论进行深人的研究，为寻求催化性能高的DSA电极的制备提供理论依据。其次，电流效率仍然偏低，能耗高。缺乏对电极结构及其反应器的合理设计和操作条件优化的系统性研究。所以，为了使这门新技术得以广泛的推广和应用，研究人员还有许多工作要做。
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