电化学降解污染物（10）催化阴极

一、常用的催化阴极

电Fenton反应使用的阴极有许多种,大多为石墨(graphite)、网状多孔炭(reticulated vitreous carbon, RVC)、汞池(mercury pool)、炭毡(carbon-felt)、碳聚四氟乙烯充氧阴极[carbon-polytetrafluoroethylene (PTFE) Oz-fed cathode]等。其中利用充氧阴极的电Fenton反应降解有机物的研究最多,这是由于这种电极具有较高的电催化产生H₂O₂的活性。作者采用高比表面积的活性炭纤维作为阴极,发现也可以产生高浓度的H₂O₂和?OH,可以有效降解有机污染物,这些将在下节详细介绍。各种电极的使用情况如表2-2所示。 

二、电化学阴极的选择原则

电化学阴极的选择原则主要包括以下几点：

1. 高效氧化剂：阴极材料应具有较强的氧化能力，以促进所需的电化学反应。

2. 在电解液中的稳定性：阴极材料与电解液接触时应具有化学和电化学稳定性，以防止降解并保持长期性能。

3. 有效工作电压： 阴极材料应具有合适的工作电压范围，以符合所需的工作条件，并确保高效的能量存储或转换。

4.易于制造： 与阳极材料类似，阴极材料应易于加工和制造成所需的形状和尺寸，以实现经济高效的制造。

5. 低成本： 经济可行性是阴极材料的一个重要考虑因素，尤其是在大规模应用中。

6. 耐腐蚀性、稳定性和选择性： 在选择电极材料时，耐腐蚀性、稳定性和选择性是至关重要的。

7. 表面积和几何形状： 电极的表面积和几何形状是决定其灵敏度和响应时间的关键。

8. 导电性：电极材料的导电性是一个必须考虑的重要因素。

9. 效率：电极的物理特性对决定电化学电池的效率起着重要作用。

10. 表面效应： 电极的表面拓扑结构对决定电极的效率非常重要。

11. 反应性方面： 电极上的电子转移机制有两种极限情况，一种情况是电极表面与电子转移机制密切相关，并在反应中充当催化剂；另一种情况是电极完全处于惰性状态，提供电子源或电子汇。

   这些原则共同指导着电化学阴极材料的选择，以确保电化学反应的效率和电极的长期稳定性。