第一部分 电极反应工程学

第1章 电极的电催化作用

1.1 电极在电极反应中的作用

1.1.1 对电极反应速度产生影响

1.1.2 对反应机理产生影响

1.1.3 通过控制电极电位改变电极反应的方向和速度

1.1.4 过电位是电极过程动力学一个重要参数

1.1.5 降低电解过程的能耗

1.1.6 电极材料对有机电合成反应的作用

1.1.7 电极材料对电解法处理废水的作用

1.2 电解工程对电极材料的要求

参考文献

第2章 电极反应工程实际问题

2.1 电极反应工程生产中主要技术经济指标

2.1.1 电流效率

2.1.2 电化学反应器工作电压

2.1.3 直流电耗

2.2 气泡效应

2.2.1 电极析气对溶液电导率的影响

2.2.2 析气电极的电流分布

2.3 电极表面的电位及电流分布

2.3.1 一次电流分布

2.3.2二次电流分布

2.3.3三次电流分布

参考文献

第3章 工业电解用电槽及电极

3.1 工业电解槽

3.1.1 电解槽的分类

3.1.2 电解槽的连接与组合

3.2 工业电解用电极

3.2.1 石墨电极

3.2.2 铅及铅基合金电极

3.2.3 反应性金属电极

3.2.4 SPE复合电极

3.2.5 金刚石膜电极

3.2.6 气体扩散电极

3.2.7 充填式电极

3.2.8 粒子床电极

3.2.9 旋转圆筒电极

3.2.10 三维电极

3.2.11 填充床电极

3.2.12 流动床电极

3.2.13 回流床电极

3.2.14 陶瓷电极

参考文献

第4章 电极反应工程实例

4.1 氯碱工业

4.1.1 隔膜电解法

4.1.2 离子膜电解法

4.1.3 水银电解法

4.2 电解提取有色金属

4.2.1 氯化物溶液电解提取金属

4.2.2 氯化物硫酸盐混合溶液电解提取金属

4.3 有机电合成

4.4 电解法降解有机废水

4.5 阴极保护

4.5.1 船舶保护用阳极

4.5.2 淡水和淡海水中的桥梁、码头保护用阳极

4.5.3 地下管网保护用深井阳极

4.5.4 地下贮罐底板保护用阳极

4.5.5 钢筋混凝土构件保护用阳极

参考文献

第二部分 一种新型高效节能电极材料——钛电极的制造及应用

第5章 钛阳极制造工艺

5.1 金属电极发展史

5.2 涂层钛电极的优点

5.3 涂层钛电极制造工艺过程

5.3.1 基体金属的选用

5.3.2 阳极几何结构形状的合理设计

5.3.3 阳极基体的焊接加工

5.3.4 去油污

5.3.5 酸蚀刻

5.3.6 涂液的配制

5.3.7 涂敷涂层

参考文献

第6章 钛电极在化工领域的应用

6.1 氯碱工业

6.2 氯酸盐生产

6.3 次氯酸盐生产

6.3.1 制取次氯酸钠工艺

6.3.2 次氯酸钠发生器用电极材料

6.3.3 次氯酸钠发生器的应用

6.4 高氯酸盐生产

6.5 过硫酸盐电解

6.6 重铬酸制备

6.6.1 电极的制备

6.6.2 Cr3 电化学氧化生成cr2O72的机理

6.6.3 超声对cr3 电化学氧化过程时电流效率的影响

6.7 电解法制备过氧化氢

6.7.1 电解法制过氧化氢的基本原理

6.7.2 生产过氧化氢的生产工艺

6.8 二氧化氯的制取

6.9 有机电合成

6.9.1 烯烃电氧化环合反应

6.9.2 芳香族化合物

6.9.3 芳香醛工业化生产

6.9.4 葡萄糖酸钙和山梨糖醇的成对电合成

6.9.5 N-苯基硫脲的间接电氧化

6.9.6 间接电氧化合成L-磺基丙氨酸

6.9.7 成对电解合成甘露醇、山梨醇和葡萄糖酸盐

6.9.8 成对合成1，2-二醇类化合物

6.9.9 电解合成含氮有机物

6.9.1 0葡萄糖的间接电解氧化

……

第7章 钛电极在电冶金领域的应用

第8章 钛电极在金属箔生产领域的应用

第9章 钛电极在电镀领域的应用

第10章 钛电极在处理废水（环境保护）领域的应用

第11章 钛电极在水处理领域的应用

第12章 钛电极在阴极保护领域的应用

第13章 钛电极在电渗析领域的应用

第14章 钛电极在其他领域的应用2100433B

《钛电极反应工程学》分成两部分。第一部分讲述电极反应工程学。第二部分讲述一种新型高效节能电极材料——钛电极的制造及应用。《钛电极反应工程学》适用从事电极研究，尤其从事钛电极研究、生产和使用的工程技术人员阅读，也可以供高等院校师生教学使用和参考。希望《钛电极反应工程学》的出版能对国内钛电极事业的进步和发展有一定的帮助。现代工业的发展，要求电极科学技术的不断创新，而电极材料和电极反应工程学科的进步，又有力地支持了现代工业的发展，同时也使学科的理论进一步得到完善。钛电极诞生以来，在经济发展中发挥了巨大的作用。当电极反应工程进入钛电极时代后，业界对电极材料的研究更加深入、系统，对电极材料的应用也更加广泛，由此催生了电极学。通过对电极材料的精心选择，达到电化学工艺的最优化，是电极学研究的最终目的，而电极反应工程学则是电极学科的一个分支。

单位电极面积在单位时间内的电极反应产物量。电极反应如电解反应，产物量的单位为mol/(m2·s)。

按法拉第电解定律，电解产物量与通过电极的电量成正比。单位时间通过的电量为电流，而单位面积上的电流为电流密度。根据这些关系可知，电极反应速率可以用电流密度来表述。电流密度愈大，电极反应速率愈快；另一方面，电极极化(超电位)也愈大。

电极反应速率与电极电位关系密切。一个电极处于平衡电位时(电极上没有净电流流过)，其阳极向反应(氧化反应)和阴极向反应(还原反应)的速度相等，阳极向反应电流密度和阴极向反应电流密度相同，称之为交换电流密度(也简称交换电流)。对于一个给定的电极(材质、表面状态一定)，在溶液的浓度和温度不变的情况下，交换电流密度是一个常数，它表征平衡电位下电极反应的能力。具有较大交换电流密度的电极，其阳极向反应和阴极向反应的速度都较大，反之都较小。电极处于极化状态下时，阳极向反应电流密度(反应速度)与阴极向反应电流密度不同，亦即这两个相反方向的电极反应的极化电流密度不同，于是电极上有可测量的净电流(又称外电流)流过，其值等于阳极向和阴极向反应电流密度之差，电极反应乃表现出单向地(阳极向或阴极向)进行。在这种情况下，不管是哪个单向反应，凡交换电流密度很大的电极，都可在电极较小的极化电位(超电压)下获得较大的净电流密度即较大的单向电极反应速率。相反，如果交换电流密度很小，则只有电极在相当大的极化电位(超电压)下才能获得较大的净电流密度即较大的电极反应速率。利用电极极化电位或超电压与电流密度的关系来描述电极反应的动力学规律，是电极过程动力学的中心内容。

电极，一般情况下，仅指电子导体或电于导体材料，如铂电极、石墨电极。

有时候，说到某种电极时，指的是电极反应或整个电极系统(包括离子导体)，而不只是指电子导体材料，如参比电极。

若按电位高低区分电极，则电位较高的电极称为正极，电位较低的电极则称为负极。若按电极上发生的反应区分电极，则发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。在电解槽中，正极即阳极，负极即阴极，在化学电源中，在工作状态下(放电时)负极是阳极，正极则是阴极；而在充电时，正极成为阳极，负极则为阴极。为了避免混淆，化学电源的电极，宜分别称为正极和负极。

在电化学体系中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面上发生的化学反应，称为电极反应。

电极反应式的书写

原则电极反应基本上都是氧化还原反应，要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。除此之外还要遵循：

1．加和性原则：两电极反应式相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。

2． 共存性原则：碱性溶液中CO₂不可能存在，也不会有H 参加反应或生成；同样酸性溶液，不会有OH参加反应或生成也不会有碳酸根离子的存在。根据此原则，物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。我们可以根据电解质溶液的酸碱性来书写，确定H₂O，OH^-， H 在方程式的左边还是右边。

同时还有1.根据电池装置图书写电极反应2.根据电池总反应书写电极反应3.二次电池电极反应的书写4.燃料电池电极反应的书写等。