有机电合成作为一种绿色的、可持续发展的绿色化学方法得到化学工作者的广泛关注。基于纳米TiO₂膜的修饰电极是当前应用前景广泛的一种新型纳米结构电极材料。纳米TiO₂膜修饰电极对有机物还原具有异相电催化作用,已经发现纳米TiO₂膜修饰电极可电催化还原硝基苯、丁二酸、草酸等有机物;纳米TiO₂-Pt修饰电极可电催化氧化甲醇、乙醇等醇类有机物及葡萄糖。纳米TiO₂膜修饰电极在有机电合成反应中的应用具有重要的科学价值和技术创新性。利用燃料电池反应器的自发有机电合成可同时获得目标产物和电能,不仅不需要外加电能相反可对外提供电能,是一种节约能源清洁且有效的绿色有机电合成新方法。本论文详细研究了乙醛酸的自发电合成反应,制备了纳米结构的Ti/nanoTiO₂膜电极和Ti/nanoTiO₂-Pt修饰电极,探索纳米电极的电催化活性,在阳离子膜分隔的自发电合成反应器中自发电氧化乙二醛合成乙醛酸,同时产生电能。具体研究工作如下:第一部分:采用溶胶-凝胶和电沉积法分别制备了Ti/nanoTiO₂膜电极和Ti/nanoTiO₂-Pt修饰电极,并采用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）进行表征。结果表明锐钛矿型纳米TiO₂膜为多孔网状结构, Pt纳米粒子在纳米TiO₂多孔膜的表面呈现簇分散状态,平均粒径约25 nm。通过循环伏安法表明,纳米TiO₂膜电极有两个显著的氧化还原电对,可作为不同有机物还原反应的异相电催化媒质。Pt修饰纳米TiO₂电极表现出典型的铂电极的电化学性质,其电化学活性高于纯铂电极。第二部分:1、运用循环伏安法研究了乙二醛在Ti/nanoTiO₂-Pt修饰电极上电氧化为乙醛酸的电化学行为。修饰电极对乙二醛的直接电氧化呈现出良好的催化活性,分别在0.538 V和1.084V（vs. SCE）出现两个不可逆氧化峰,活性高于纯Pt电极约两倍,反应过程受浓差极化控制。2、在阳离子隔膜的电解槽中,分别以Ti/nanoTiO₂-Pt修饰电极为阴极和阳极,电氧化乙二醛自发电合成乙醛酸,阳极电解液为乙二醛和硫酸的混合溶液,阴极电解液为硫酸溶液,阴极室通入氧气。研究结果表明,当外电阻为1欧姆时,自发电合成反应器的最大开路电压可达0.582V;当乙二醛浓度为0.4 mol/L、硫酸浓度为1mol/L、两者的体积比为1:2时,自发电合成乙醛酸的效率最高。3、采用紫外光谱（UV）、高效液相色谱等手段对自发电合成目标产物进行表征,对产物表征的方法和条件进行了探索。分析表明,自发电合成的产物为乙醛酸,高效液相色谱法是定量分析乙醛酸产物的有效方法。色谱条件为:色谱柱为Column C18（5μm,250×4.6mm） ,流动相为稀磷酸水溶液（PH=2.6）,流速为0.6ml/min。紫外检测波长为212nm,色谱温度为室温,进样量为2μL。