电化学氧化有机物电极的研究进展-论文

引言近年来，电化学氧化技术因具有氧化性强、操作条件易控制等优点引起各国研究者的重 视，尤其适合处理难生物降解有机废水。电化学氧化降解有机物是通过电流作用产生强氧化 性物质（・0H、C102-、H2O2

引言 近年来，电化学氧化技术因具有氧化性强、操作条件易控制等优点引起各国研究者的重 视， 尤其适合处理难生物降解有机废水。电化学氧化降解有机物是通过电流作用产生强氧化 性物质 （・、、和等）來实现对有机物的选择性转化或完全矿化。 0HC102-H2O2C12 根据强氧化性物质产生的途径和种类不同，电化学氧化分为直接电氧化与间接电氧化。 前者 是指有机物被电极表面的电子或强氧化剂（多为活性氧）作用生成毒性较低或易生物降 解的物 质，甚至直接矿化成无机物。后者是利用电化学反应产生的强氧化剂传质到本体溶液 屮与有机物 发生反应使苴降解。间接氧化所用的氧化屮间物（金属氧化还原对、、、 等）主要 C102-H2O2C12 与电解质冇关，电极对氧化效果影响不大勺。通过电极表面吸附水电解生成的 转化为活 ［1•0H 性氧作用冇机物是直接电氧化的主要形式⑹。电极表面吸附・的后续反应类 型与电极材料相 0H 关。电极材料通常分为“活性”材料和“非活性”材料两种。被吸附的・可与“活性”电极表面反 0H 应形成更高的氧化价态电极表面的氧化还原对被称为化学吸附活性氧，作 MOx+i）,MOx+i/MOx （ 为中间物选择性地氧化或转化有机物。“非活性”电极表面无法 形成更高的氧化价态，被吸附的・ 被称为物理吸附活性氧，只能无选择性地氧化冇机物， 使其完全矿化⑺弘 因此，电极材料对电 OH 化学反应类型、氧化机理等具有非常重要影响，即 使在相同的电解质、相同的控制条件下，电化 学氧化效果会因电极材料不同而完全不同⑼。 1 电极材料 目前，电化学氧化常用电极材料主要有纯金属（如等贵金属）、碳素材料及金属氧化物 Pt 、和等）。上述电极的析氧电位如表列。其中碳素材料、、 （PbChMnO?> SnO2DSA1IrO2RuO? 和等属于“活性”电极材料，电极表而析氧电位低，有机物只能被选择性地氧化；而电极 表面析 Pt 氧电位高的、和等属于“非活性”电极，有机物在电极表面发生电化 学燃烧反应而 SnO2PbO?BDD 完全矿化。 表不同电极在硫酸介质中的析氧电位（标准析氧电位 11.23 V） Table 1Potential for oxygen evolution reaction on different anodes in H2SO4standiird potential for oxygen （ 1.23 V) evolution is 硫酸介质浓度 电极材料 析氧电位 (mol/L) (V ) 0.5 Pt 1.6 0.5 1.7 碳素材料 0.5 1.47 RuO2 0.5 IrO? 1.52 PbO2 1.9 1 1.9 0.05 SnO? 0.5 BDD 2.3 贵金属电极 1.1 电极是常用贵金属电极，其导电性、化学稳定性均较好，但因表面析氧电位低只能选 择性 Pt 转化有机物。通过苯酚在电极表面的反应历程研究发现，苯酚破环生成马来酸、反丁 烯二酸等 Pt 中间产物后，很难进一步被矿化类似地，等［⑴利用高效液相色谱检测到钠电 L7,iOhLi（HPLC） 极氧化苯酚的屮间产物苯醍和对苯二酚的积累，同时用气质联用检测到 顺丁烯二酸和 （GC/MS） 丁二酸的积累。 碳素电极 1.2 碳素电极因价廉，表面积大，导电性强，可联合吸附和电化学氧化两种功能而引起研 究者的