Различные марки саж в качестве электрокатализаторов для процесса электросинтеза H2 O2 из O2 в щелочной воде

• Автор: Чаенко, Наталья Васильевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Механизм восстановления СЕ на углеродных материалах
1.1.1. Электровосстановление 02 на графитах. IО
1.1.2. Электровосстановление на углях
1.1.3. Электровосстановление на сажах. X
1.2. Факторы,определяющие концентрацию пероксида
водорода в католите
1.3. Сравнительные результаты электросинтеза пероксида водорода из СЕ на различных типах электродов
1.4. Постановка задачи исследования
Глава 2. Экспериментальная часть и обсуждение результатов. 3J
2.1. Условия эксперимента
2.1.1. Электродные материалы и электролит
2.1.2. Методика изготовления электродов 32 и определение их структурных характеристик.
2.1.3. Статистическая обработка результатов
2.2. Методика исследования электровосстановления кислорода в
гидрофобизированных электродах
2.2.1. Выбор рабочей плотности тока электросинтеза
2.2.2. Методика определения у и К из кривых накопления пероксида водорода
2.2.3. Методика газометрического определения у
2.3. Определение удельной электропроводности твёрдой фазы сажевых электродов
2.4. Изучение влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ),
содержащихся в суспензии Ф-4Д, на характеристики процесса электросинтеза
2.5. Исследование электрохимической активности саж в реакции образования Н02'-иона.
2.6. Исследование каталитической активности саж в реакции разложения пероксида водорода.
2.6.1. Методика определения скорости разложения пероксида водорода волюмометрическим методом на порошкообразных углеродных материалах.
2.6.2. Методика определения константы скорости химического разложения пероксида водорода в щелочных растворах на электродах.
2.6.3. Методика определения суммы кислых кислородсодержащих групп.
2.6.4. Исследование каталитической активности саж в реакции разложения пероксида водорода.
2.7. Изменение поверхности электрокатализатора-сажи в процессе электросинтеза пероксида водорода.
2.7.1. Моделирование окисленного состояния поверхности сажи.
2.7.2. Изучение ЭПР спектров саж.
2.7.3. Определение содержания кислых кислородсодержащих групп на окисленной поверхности саж.
2.7.4. Изучение влияния окисленного состояния саж
на каталитическую активность в реакции разложения пероксида водорода.
2.7.5. Исследование электрохимической активности саж, окисленных пероксидом водорода.
2.7.6.Проведение укрупнённых лабораторных испытаний.
Выводы.
Литература.
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность проблемы: Область применения пероксида водорода необычайно широка - от медицины и бытовой химии до гидрометаллургии, сельского хозяйства и охраны окружающей среды.
Существующие в настоящее время промышленные способы производства пероксида водорода: традиционный через надсерную кислоту, ан-трахинонный и изопропиловый позволяют получать его в виде товарного продукта с различной концентрацией. Стадии выделения и очистки пероксида водорода до товарного продукта заметно удорожает его стоимость. Этот экономический аспект сдерживает его широкое применение в тех областях, где с экологической точки зрения необходима замена существующих технологий на более экологически безопасные, использующие низкие концентрации пероксида водорода, в качестве отбеливающего, окисляющего или обеззараживающего агента, поскольку в результате его воздействия в качестве побочного продукта образуется только вода.
Открытый ещё в 1882 году Траубе способ электрохимического получения пероксида водорода через реакцию катодного восстановления кислорода становится все более актуальным. Получение разбавленных щелочных растворов пероксида водорода на местах его потребления в виде готового товарного продукта без необходимости очистки или выделения позволяют считать этот способ перспективным и экономически выгодным. В зависимости от условий проведения электролиза расход электроэнергии составляет от2 до 7 кВтч на 1 кГ Н202.
Основными причинами, сдерживающими реализацию этого способа в промышленных масштабах, являются недостаточные знания по электрохимии кислорода, отсутствие эффективного электродного материала, на котором реакция протекает с высоким выходом по току в области промышленных плотностей тока в течение продолжительного времени.

2.2. Методика исследования электровосстановления кислорода в гидрофобизированных электродах.
Для проведения электролитических исследований была использована термостатируемая электрохимическая ячейка, изображенная на рис. 2.1.
1-камера для реагента; 2-рабочий гидрофобизированный электрод;
3-камера для католита; 4-дафрагма-ионообменная мембрана; 5-камера для анолита; 6-вспомогательный электрод; 7-гебер электрода сравнения; 8-термометр; 9-отверстие для подачи реагента; 10, 11-отверстия для подачи католита и анолита соответственно; 12-рубашка охлаждения; 13-отверстие для слива реагента; 14, 15-отверстия для слива католита и анолита соответственно.
Рис.2.1 Устройство электролизёра.
Электролизер состоит из 3 камер: реагентной (1), католитной (3) и анолитной (5). Катодное и анодное пространство разделялись катионообменной мембраной МФ-4СК-100 (4). Между реагентной (кислородной) и католитной камерами помещали рабочий гидрофобизированныи электрод (2). Кислород подавался из реагентной камеры через тыльную сторону в объём электрода