储氢合金阴极还原草酸制备乙醛酸的研究

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乙醛酸是重要的有机和生化试剂,草酸电解还原法制备乙醛酸具有原料易得,副产物少,无污染排放,产物分离和纯化容易,生产成本相对较低的优点,值得研究。 本文对有机电化学合成的一般原理、研究过程及乙醛酸电解还原的生产方法、用途等作了详细的阐述。 采用以泡沫镍为基体,LaNi5储氢合金粉为材料制备催化还原电极,对所制备的电极进行表面处理和活化,然后以铂电极作氧化电极,恒电位电解草酸,得出电极的表面处理和活化,可提高草酸电流效率至80%左右,显示了该电极具有高选择性、高效催化活性及长使用寿命等优点。通过改变电解工艺的各参数,我们找到了电解还原制备乙醛酸的最佳工艺条件:草酸浓度为1.0 mol/L,电流密度为120 A/dm2,电解温度为30℃。采用红外,高效液相色谱以及碘量法对生成的乙醛酸进行检测。 通过对Pb、Zn电极与贮氢合金电极的极化曲线进行对比,并就各种电极工作情况下,乙醛酸电流效率进行分析,得出使用储氢合金电极还原草酸不仅降低了1V左右的还原电位,而且电极无污染,选择性好。文中还对贮氢合金电极中毒原因进行分析,并找到了再生方法。 最后采用稳态极化曲线法,循环伏安法等对储氢电极上的电化学还原草酸反应进行机理分析和探讨,我们得出之所以具有较高的电流效率,关键在于草酸在储氢合金电极上的还原电位较低,从而析氢副反应不明显或受到抑制。在有草酸的存在下,氢气在贮氢合金电极上析出可能是析出的活性氢原子对草酸的还原。 用储氢合金电极作阴极合成乙醛酸,流程短,成本低,见效快,无污染和电流效率高等优点,具有广阔的工业化前景。
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