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电催化与异相催化的区别

2021-11-03 15:03:53

电催化:在电极反应中,电极能够显著地影响电化学反应的速率,而电极却又不发生任何净变化,这就是电催化,而用到的电极也就被称为电催化剂。但是,电催化与工业中常见的异相催化还是有很大的不同,如下:

1、影响因素不同。除了与异相催化一样,都要受到温度、浓度、压力、催化材料、反应本身的影响因素外,还受到电极电势的影响。而且,在电催化中,电极电势是影响最大、研究最多、首先要考虑的因素。电极电势能够改变电子的能级,改变电极反应的活化能,因此在电化学研究中,电极电势是最重要的考虑因素。

2、溶液中不参与反应的离子或者溶剂对反应也有影响。电催化中,溶质在溶剂中的扩散系数直接影响高电流区域的极化曲线;对于H质子参与的反应,最好是质子溶剂;如果在电解池中,每种离子都有特定的电解电位,目标离子的电位也可能是其他杂质离子的电极反应电位。而在异相催化中,反应物进入反应器之前都会有除杂净化这一项,所有实际气相一般仅仅是反应物与产物,很少受到杂质离子的干扰,影响最大的因素就是催化材料、温度、压力,流速等。

3、反应温度不同。工业中,异相催化都是高温反应,石油化工中反应温度基本都是100-600 oC,高温反应。而电催化中,大都是低温反应,质子燃料电池80-100 oC,甚至常温的。当然也有特别的,固体氧化物燃料电池SOFC反应温度在400-900 oC。高温反应对设备的要求也更高。

不过最近研究表明,异相催化反应的速率也会受到催化剂的电势的影响,会因为电势改变而改变催化剂表面离子覆盖度的改变,这一项现象称为化学活性的非法拉第电化学修饰。

电催化与异相催化的共同点就是:两者都受到离子的扩散、吸附、解吸等步骤的影响。

最后一点:电极电势是电催化剂与异相催化最大的不同点。

文章来源: 化学家俱乐部(微信公众号) 作者: 海底暗流


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