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本文提出了在苯-水体系中电化学苯加氢反应时提高苯传质效率的一种有效方法,同时创造性提出了对析氢副反应的抑制技术,取得了一定的研究进展,可以为苯-水体系制氢-储氢复合过程的进一步研究提供理论和实验依据。
研究了实验电极在电化学苯加氢反应中的动力学特征。实验表明:在铂碳电极(Pt/C)、PEG6000修饰铂碳电极和铂汞电极(Hg-Pt/C)上,在苯-水体系中的电化学苯加氢反应,是受扩散控制的不可逆的电化学反应,伴有随后可逆化学反应的特征。
通过对Pt/C、汞合金电极的制备、结构的探索和性能的评价,对不同金属电极上苯加氢性能进行测试,研究了在苯-水体系中的电化学苯加氢反应和析氢反应的竞争性能。实验表明高过电位金属汞与铂形成的合金电极有较高的加氢反应活性,同时又有明显的抑制析氢反应作用。
利用相转移催化剂(PTC)对电极进行化学修饰,研究了PTC对电化学苯加氢反应选择性的影响。实验表明:PTC虽然不能改变电极反应的动力学过程,但是PTC的表面增溶特性能够改善传质过程,降低传质阻力,提高传质的速率,削弱扩散对反应的影响,提高加氢反应速率、增大电流效率。
电极加氢反应的产物为环己烯和环己烷,其中环己烯是主产物。Pt/C电极上苯加氢反应的最大电流效率可在电极电势为-0.70V时获得,电流效率为10.1%;用0.20%(wt)PEG6000修饰铂碳电极电流效率可以提高到19.6%;在较低电极电势下电解,Hg-Pt/C电极的电流效率可达到100%,随着电解电极电势的增大,析氢量增大,电流效率随之下降。