Электродные реакции катализаторы, активность

Газовые электроды. К ним относятся водородный, кислородный и др. Металл электрода (чаще платинированная платина) выполняет роль адсорбента газа и катализатора электродной реакции. Электродные потенциалы газовых электродов зависят от активности (ПОИ) в растворе и давления газа в газовой фазе. Водородный электрод (см. рис. 37) при рн =7 0,1 мПа и ан+ =1 г-ион/л не является стандартным, его потенциал отличен от нуля и определяется по формуле [c.128]

Некоторые важные, находящиеся в стадии активной разработки направления электрохимии органических соединений были лишь кратко освещены или только упомянуты в данной книге. К ним относится, например, использование нестабильных промежуточных продуктов в электросинтезе. Вступая в химические реакции с веществами, добавляемыми в раствор, эти продукты могут приводить к образованию новых ценных веществ, получить которые другими методами либо чрезвычайно трудно, либо вообще невозможно. Принципиально новые возможности открывает электросинтез органических соединений с использованием электрохимически генерируемых сольватированных электронов. Одним из эффективных способов интенсификации процессов окисления и восстановления органических соединений является применение катализаторов-переносчиков, которые позволяют окислять или восстанавливать органические соединения, не обладающие электрохимической активностью либо реагирующие на электроде с образованием нежелательных продуктов. Сравнительно мало внимания в книге было уделено электродным процессам в неводных средах, число которых увеличивается вместе с расширением ассортимента органических растворителей, применяемых в качестве среды при проведении электрохимических реакций. [c.304]

В области электрокаталитических процессов необходимы активные поиски новых каталитически активных электродных материалов и разработка теории предвидения электрокаталитической активности. Решение этих задач требует привлечения комплекса методов (физических, физико-химических, аналитических и т. д.) для всестороннего изучения структуры и состояния поверхности электрода-катализатора, роли адсорбционных и хемосорбционных явлений в формировании активного поверхностного слоя. Электрокаталитические процессы лишь в последние годы стали изучать квантовохимическими методами, поэтому теория элементарного акта таких процессов пока еще развита в меньшей степени, чем для электрохимических реакций. [c.305]

Майрановский объясняет протеканием тех же процессов, о которых говорилось выше. Однако благодаря адсорбции катализатора в этом случае химическая реакция протонизации происходит на самой электродной поверхности. Часто наблюдаются также смешанные токи [84—87], когда предшествующая реакция (XI) протекает и на поверхности электрода и в объеме раствора. Доля поверхностного тока, обусловленного реакцией, протекающей на поверхности электрода, возрастает при увеличении адсорбции электрохимически неактивной формы катализатора [84—87]. Адсорбция катализатора в целом зависит от адсорбции его кислотной и основной форм, находящихся между собой в протолитическом равновесии. Поверхностная активность основной формы значительно превосходит активность кислотной формы более того, адсорбируемость кислотной (катионной) формы катализатора на отрицательно заряженной поверхности электрода изменяется с потенциалом гораздо меньше, чем основной, поэтому изменение адсорбируемости катализатора в целом определяется в основном изменением адсорбируемости его основной формы. Однако количество адсорбированного катализатора зависит также и от соотношения между формами, т. е. от величины pH раствора. [c.393]

В топливном элементе мы встречаемся с необычным видом электродных процессов — электрохимическими реакциями на электродах-катализаторах. В связи с этим раздел электрохимии, занимающийся исследованием механизма процессов, которые протекают на электродах с высокой каталитической активностью, предложено назвать электрокатализом. Этот раздел является пограничной областью между электрохимией и учением о катализе. [c.106]

Большинство материалов обладает слишком высокой каталитической активностью или недостаточной устойчивостью для использования их в качестве электродов для этих процессов. По сравнению с другими металлами предпочтение отдается платине вследствие ее стабильности и высокого электродного потенциала, что обеспечивает возможность протекания таких реакций, как реакции (13) и (14). Однако платина является активным катализатором разложения перекиси водорода и способствует таким образом ее разложению за счет других процессов. [c.109]

Пока не существует единой теории, объясняющей характер каталитического воздействия того или другого электродного материала на скорость и селективность реакции. Несомненно, что активность зависит как от объемных свойств катализатора (от его электронного строения), так и от строения и состояния [c.384]

Общая характеристика газовых электродов. Любой газовый электрод представляет собой полуэлемент, состоящий из металлического проводника, контактирующего одновременно с соответствующим газом и с раствором, содержащим ионы этого газа. Конструирование газового электрода и измерение потенциала системы газ — раствор ионов газа невозможно без- участия металлического проводника, так же как любой электрод немыслим без проводника с электронной проводимостью. Однако металл в газовых электродах не только создает электронно-проводящий электрический контакт между газом и раствором его ионов, но и ускоряет медленно устанавливающееся электродное равновесие, т. е. служит катализатором. Следовательно, в газовых электродах могут быть использованы не любые металлы, а лишь те, которые обладают высокой каталитической активностью по отношению к реакции газ — ионы газа в растворе. Кроме того, потенциал металла в газовом проводнике не должен зависеть от активности других ионов, присутствующих в растворе, в частности от активности собственных металлических ионов. Являясь катализатором реакции между газом и его ионами в растворе, металл газового электрода в то же время должен быть инертным по отношению к другим возможным реакциям. Наконец, металл в газовом электроде должен обеспечивать создание по возможности большей поверхности раздела, на которой могла бы протекать обратимая реакция перехода газа в ионное состояние. Всем этим требованиям лучше всего удовлетворяет платина, которая чаще всего и используется при конструировании газовых электродов. Для создания развитой поверхности платину покрывают электролитически платиновой чернью, получая так называемую [c.163]

Более полное описание механизма и количественных характеристик каталитических волн было сделано С. Г. Майрановским, который подробно исследовал зависимость величины предельного каталитического тока от концентрации и протонодо-норной активности донора и свойств катализатора в широких интервалах концентраций и показал, что образование каталитических волн водорода связано с предшествующими каталитическими реакциями, стадией переноса электронов и бимолекулярным взаимодействием продуктов электродной реакции [10]. Появление волн, обусловленных каталитическим выделением водорода, вызывается способностью органических молекул присоединять на первой стадии водород с образованием ониевых соединений [c.23]

Общая характеристика газовых электродов. Любой газовый электрод представляет собой полуэлемент, состоящий из металлического проводника, контактирующего одновременно с соответствующим газом и с раствором, содержащим ионы этого газа. Конструирование газового электрода и измерение потенциала системы газ — раствор ионов газа невозможно без участия металлического проводника, так же как любой электрод немыслим без проводника с электронной проводимостью. Кроме того, металл в газовых электродах не только создает электронно-проводящий электрический контакт между газом и раствором его ионов, но и ускоряет медленно устаяавливающееея электродное равновесие, т. служит катализатором электродной реакции. Следовательно, в газовых электродах можно использовать не любые металлы, а лишь те, которые обладают высокой каталитической активностью по отношению к реакции газ —ионы газа в растворе. Далее, потенциал металла в газовом электроде не должен зависеть от активности других ионов, присутствующих в растворе, в частности, от активности собственных металлических ионов. Являясь катализатором реакции между газом и его ионами в растворе, металл газового электрода в то же время должен быть инертным по отношению к другим возможным реакциям. Наконец, металл в газовом электроде должен обеспечивать создание по возможности большей поверхности раздела, на которой могла бы протекать обратимая реакция перехода газа в ионное состояние. Всем этим требованиям лучше всего удовлетворяет платина, которая чаще всего и используется при конструировании газовых электродов. Для создания развитой поверхности платину покрывают электролитически платиновой чернью, получая так называемую платинированную платину Pt, Pt. Газовые электроды очень чувствительны к изменению состояния поверхности платины, в частности, к отравлению ее каталитическими ядами. Получение воспроизводимых значений потенциала, отвечающих истинно равновесным условиям функционирования газовых электродов, связано поэтому с необходимостью соблюдения различных, не всегда легко осуществимых мер предосторожности. [c.155]

С влиянием поверхности приходится стаживаться почти везде. В химической промышленности используются катализаторы, поверхностной обработке подвергаются почти все изделия и продукты, катализ на поверхности используется для создания новых источников энергии. Понимание всех этих проблем требует нового и более тщательного исследования структур и свойств "активных" поверхностей. Катализ играет важную роль в деле Сохранения чистоты окружающей среды, в частности в борьбе с загрязнением атмосферы вредными оксидами типа СО, N0 , 80я и другими соединениями. Учитьшать и изучать роль поверхности необходимо также при разработке полупроводников, изучении электродных реакций или взаимодействия с излучением и т.п. [c.8]

Так как этот случай соответствует относительно большим скоростям электродных процессов, то для него особое значение приобретает соотношение скоростей электродной реакции ( см) и реакции в объеме раствора. В [73] впервые экспериментально показано, что при взаимодействии [Ре(СН)б] с 1 потенциал Р1-электрода связан с равновесными активностями (концентрациями) компонентов взаимодействующих систем [т. е. возможен его расчет по (1.42)], хотя в объеме раствора взаимодействие происходит медленно. Это — яркий пример электрокатализа, где в роли катализатора выступает Р1-элек-трод. В подобной ситуации показания индикаторного электрода несут информацию о том равновесном состоянии, которое будет достигнуто в изучаемом растворе, но не дают сведений о происходящих в растворе изменениях . [c.54]

В стеклянный сосуд I, заполненный раствором кислоты 5 с активностью, равной единице, на шлифе вставлена стеклянная трубка 2, в которую впаяна платиновая проволока с приваренным к ней электродом 4. В сосуд через трубку 5 непрерывно подают газообразный водород, выходящий из сосуда через гидравлический затвор 6. В качестве металлического электрода для водных рас-гворов используют платинированную платину, так как она яв-тяется катализатором протекаемой электродной реакции и имеет тазвитую поверхность. [c.161]

Таким образом, проведенные исследования показывают, что энергетическое состояние поверхностного кислорода катализатора определяет его активность в отношении реакций полного окисления этана. При подборе катализаторов неполного окисления этана данная закономерность позволяет определить круг окислов металлов, представляющих интерес для более детального изучения. Следует отметить, что при испытании многокомпонентных панесенных катализаторов эта характеристика, по-видимому, также может быть использована. При отсутствии данных по энергии связи кислорода в таких системах можно воспользоваться. значением электродных потенциалов катализаторов [1.21. [c.84]

Для увеличения скорости электродных реакций в топливных элементах применяют каталитически активные материалы (М.1 и М2). Наиболее эффективными катализаторами для водородного электрода являются металлы платиновой группы и их сплавы. В качестве катализаторов кислородного электрода помимо металлов платиновой группы и их сплавов могут быть использованы серебро, а также некоторые органические комплексы металлов — металлофталоцианины, металлопорфирины и др. Существенным достоинством топливных элементов является то, что превращение химической энергии в электрическую осуществляется в них при высоком коэффициенте полезного действия (к. п. д.). [c.285]

Таким образом, хотя пленки 8п02 достаточно стабильны (выдерживают пропускание свыше 1000 Кл/см электричества [227]), их уязвимым местом является слабая элекгрокаталитическая активность по отношению к электродной реакции в фотоэлектрохимическом элементе. Для улучшения электрохимической кинетики в пленку вводят примесь металла-катализатора (Р1 или Ки02). [c.160]

Опыт показывает, что скорость электродных процессов с участием органических соединений можно изменить на катализаторе одной и той же химической природы за счет изменения структуры электрода-катализатора. Влияние структурных факторов наиболее ярко проявляется при сравнении кинетических параметров процесса на различных гранях монокристалла. Значительные различия в форме волн и величин токов (до одного порядка) электроокисления НСООН и СН3ОН в ходе линейных разверток потенциала установлены для граней (100), (110) и (111) монокристалла платины. Изменение активности связывают с разной адсорбцией на разных гранях частиц типа НСО, ингибирующих реакцию электроокисления по основному маршруту. [c.295]

Но существует и другая большая группа оксред-систем, для которых расхождение в потенциалах разных инертных материалов достигает сотен милливольт. Их отличительная черта — низкая скорость реакций электронного обмена и в растворах и на электродах в качестве примера уже назывались системы О21Н2О, МПО4 I Мп ". В последних для реализации обратимого электродного процесса необходимо, чтобы металл выполнял функции катализатора электронного обмена. Благодаря особенностям электронной структуры, способности адсорбировать многие вещества платина в качестве катализатора выделяется среди металлов. С ее помощью удалось создать много обратимых оксред-электродов. Но не во всех случаях каталитическая активность этого металла оказывается достаточной, в этом мы убедились на примере кислородного электрода. [c.547]

Одним из основных путей коренного усовершенствования существующих электрохимических производств и создания новых электрохимических технологий является разработка электродных материалов, обладающих нужными свойствами — высокой электрокаталитической активностью, стабильностью и недефи-цитностью исходных компонентов. Эти качества служат необходимой предпосылкой хороших экономических показателей и при создании, и при эксплуатации электрохимических производств. Важным свойством является также специфичность электроката-литического действия и, следовательно, селективное ускорение электродом-катализатором данной электрохимической реакции. [c.3]

Наиболее сложная проблема биоэлектрокатализа — реализация эффективного переноса электронов между активным центром фермента и электродом. Известно несколько путей, позволяющих осуществить эффективное заселение активных центров ферментов электронами (или электронными вакансиями). Первый путь предполагает использование низкомолекулярных диффузионно-подвижных переносчиков электрона (медиаторов), способных акцептировать электроны с электрода и отдавать их активному центру фермента. Этот механизм используется в большом числе ферментативных электродных систем, в частности, в реакциях с участием гидрогеназ — биологических катализаторов активации молекулярного водорода. (В системе гидрогеназа — метилвиологен — угольный электрод удается электрохимически окислять водород без перенапряжения в условиях, близких к равновесным.) Второй путь предполагает непосредственное электрохимическое окисление — восстановление активных центров ферментов, прямой перенос электронов (вакансий) с активного центра фермента на электрод (или обратно). Механизм прямого переноса электронов по пути электрод — активный центр фермента уже реализован в реакции электрохимического восстановления кислорода до воды с участием медьсодержащей оксидазы, в реакции электровосстановления водорода с помощью гидрогеназы. [c.69]

Известно несколько путей, позволяющих осуществить эффективное заселение активных центров ферментов электронами (или электронными вакансиями). Первый путь предполагает использование низкомолекуляриых диффузионно подвижных переносчиков электронов (медиаторов), способных акцептировать электроны с электрода и отдавать их активному центру фермента. Этот механизм используется в большом числе ферментативных электродных систем, в частности, в реакциях с участием гидрогеназ — биологических катализаторов активации молекулярного водорода. (В системе гидрогеназа — метилвио-логен — угольный электрод удается электрохимически окислять водород без перенапряжения в условиях, близких к равновесным.) Второй путь заключается в непосредственном электрохимическом окислении — восстановлении активных центров ферментов, прямом переносе электронов (вакансий) с активного центра фермента на электрод (или обратно). Механизм прямого переноса электронов по пути электрод — активный центр фермента уже реализован в реакции электрохимического восстановления кислорода до воды с участием медьсодержащей окси-дазы, в реакции электровосстановления водорода с помощью гидрогеназы. Третий путь состоит в использовании ферментов, включенных в матрицу органического полупроводника. Для этого применяют полимеры с системой сопряженных связей, обладающие длинной цепью сопряжения, или полимеры с комплексами переноса заряда. С помощью ферментов, иммобилизованных в органические полупроводники, удалось осуществить ряд интересных электрохимических реакций, в частности электрохимическое окисление глюкозы с участием глюкозооксидазы. [c.69]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология