徐明玥，申兵偉，王塞北，張 巧，謝 明，陳 松
(昆明貴金屬研究所 稀貴金屬綜合利用新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，昆明 650106)
金屬陽(yáng)極的應用歷史已有一個(gè)多世紀，在電鍍、電解等金屬電化學(xué)反應中，大量使用金屬陽(yáng)極。早期實(shí)驗室電解食鹽水曾使用過(guò)鉑電極、天然碳素電極、天然石墨電極，還有磁性氧化鐵電極、二氧化鉛電極。1968年Beers發(fā)明了鈦基鉑族氧化物電極，開(kāi)創(chuàng )了電極新時(shí)代[1-2]。在電化學(xué)反應中，貴金屬陽(yáng)極一般是由基體材料和導電的貴金屬氧化物活性涂層所構成。用作陽(yáng)極的閥金屬基材可由鈦、鉭、鈮、鋯、鎢等制成。當在電解質(zhì)中進(jìn)行陽(yáng)極極化時(shí)，基體表面會(huì )被氧化而得到保護，不會(huì )發(fā)揮它陽(yáng)極作用而溶解。只有當極化電位過(guò)大時(shí)，其氧化膜才會(huì )產(chǎn)生破壞，因此涂覆的復合金屬氧化物層對基材也起到一定的保護作用。涂層成分主要為促進(jìn)特定的反應電催化劑、增加穩定性的組分、粘結劑和導電體等部分組成。金屬氧化物代替元素單質(zhì)有更優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，涂層更薄與基材結合更緊密。鈦的機械性、化學(xué)穩定性和電催化活性?xún)?yōu)越，且價(jià)格較低，適合做復合陽(yáng)極基體材料[3]。
貴金屬及其氧化物在陽(yáng)極析氧反應(OER)中具有優(yōu)異的性能，現已被廣泛研究。Ru、Ir貴金屬氧化物為金紅石結構，其中Ru和Ir占據八面體中心位置，氧原子占據頂點(diǎn)的位置，八面體之間通過(guò)共用頂點(diǎn)相互連接。其他金屬氧化物(通常為T(mén)iO2、ZrO2、SnO2、Ta2O5、Nb2O5)用于穩定晶格內的Ru陽(yáng)離子，表現出半導體或絕緣特性。Ru在形穩陽(yáng)極(Dimentionally Stable Anode，DSA)中的實(shí)際摩爾含量為30%，這是活性、穩定性、選擇性和材料成本折中的結果。當Ru的摩爾含量大50%時(shí)副反應(2H2O→O2+4H++4e-，Eo=1.23 V vs SHE)加劇，從而降低電流效率，降低了Cl2的純度。RuO2是目前析氧反應活性最高的材料，但是其在酸性電解質(zhì)中的穩定性較差[4]。電沉積工藝制備的RuO2的析氧反應性能優(yōu)于化學(xué)合成的RuO2，但是該工藝制備的RuO2的穩定性要差[5]。IrO2是現階段最合適的候選材料。理論計算表明，電催化劑性能優(yōu)越的原因是在析氧反應過(guò)程中形成了穩定的中間體[6]?；旌辖饘傺趸镉欣谛纬煞€定中間體。除了Ru、Ir貴金屬的電催化性能比較之外，有研究系統地比較了在酸性溶液中其他貴金屬的析氧反應催化活性，結果表明析氧反應活性的順序為Ir≈Ru＞Pd＞Rh＞Pt＞Au＞Nb＞Zr≈Ti~Ta[7]。
理論上陽(yáng)極析氧反應的發(fā)生，是因為金屬氧化物表面析氧電位比對應的金屬低/高氧化物對的標準平衡電極電位高?？刂茖Φ臉藴势胶怆娢辉降?，對金屬氧化物表面析氧越有利[8]。
由于RuO2、IrO2具有較低的氧化還原電勢，容易發(fā)生析氧反應，因此，在節能環(huán)保領(lǐng)域的不斷創(chuàng )新和突破為氧化物涂層設計提供新的思路。
貴金屬氧化物陽(yáng)極具有獨特的物理、化學(xué)特性，可根據陽(yáng)極發(fā)生的反應分為析氯陽(yáng)極和析氧陽(yáng)極。析氯陽(yáng)極主要應用于氯堿工業(yè)、氯酸鹽生產(chǎn)、次氯酸鹽生產(chǎn)、高氯酸鹽生產(chǎn)、二氧化氯的制取、海水淡化、有機物污水處理等領(lǐng)域；
析氧陽(yáng)極主要應用于過(guò)硫酸鹽電解、電解有機合成、電解提取有色金屬、水電解、工業(yè)廢水處理、陰極保護等領(lǐng)域。本文通過(guò)對貴金屬氧化物陽(yáng)極在電解水、氯堿工業(yè)、廢水處理以及工業(yè)催化中的應用，說(shuō)明最近的研究進(jìn)展。
氫氣是理想的二次能源，清潔無(wú)污染，來(lái)源豐富。利用水電解制氫是最可靠的制氫方法，因為利用可再生的H2O為原料，副產(chǎn)品只有純氧，對環(huán)境沒(méi)有負面影響。
根據電解質(zhì)類(lèi)型、工作溫度，水電解可分為堿性電解、固體氧化物電解和質(zhì)子交換膜電解[9]。電解過(guò)程中，陰極的水還原生成H2，陽(yáng)極的水氧化生成O2，但反應緩慢，能量轉換效率低。因此，電極上需要電催化劑來(lái)加速反應。Ir和Ru貴金屬催化劑最常用。
在電解水發(fā)生的析氧和析氫反應中，貴金屬電催化劑應具有以下特點(diǎn)：1) 提供反應物附著(zhù)的高度活躍表面，并有助于快速去除產(chǎn)物；
2) 導電性；
3) 與電化學(xué)相關(guān)的機械穩定性，確保電極的壽命；
4) 催化劑所含金屬元素可提供較低的氧化還原電位。但是析氧反應的多電子轉移慢于析氫反應的兩電子轉移，產(chǎn)生的過(guò)電位也遠遠高于析氫反應，析氧反應主導水分解反應總反應速率。因此，貴金屬氧化物陽(yáng)極催化劑效率是析氫反應的關(guān)鍵。盡管近年來(lái)取得了很大進(jìn)展，但催化劑的性能在催化活性和穩定性方面仍然有待提高。
2017年，You等[10]將納米顆粒Co2P優(yōu)化為Ag@CoxP核殼異質(zhì)納米顆粒作為高效氧釋放反應催化劑。實(shí)驗表明由于A(yíng)g的加入，使Ag@CoxP的催化活性比Co2P高八倍。
2017年，Islam等[11]制備了銀納米石墨烯(rGO)涂層的復合材料(AgNPs@rGO/MIL-88B(Fe))。Ag納米顆粒增強了界面處電荷轉移，提高了催化劑電化學(xué)水氧化性能。該催化劑在中性緩沖溶液中催化析氧反應顯示出優(yōu)異的催化性能(過(guò)電位為395 mV時(shí)，電流密度1 mA/cm2)，是在中性條件下最佳電化學(xué)水氧化催化劑之一。
馮坤[12]制備出了雙貴金屬鈣鈦礦結構的La2RhRuO6，并將其應用在堿性析氫反應測試中。實(shí)驗結果表明在1400℃條件下所得樣品與商業(yè)Pt/C催化劑性能相近，且在堿性條件下穩定性非常好。該成果首次將雙貴金屬鈣鈦礦氧化物應用在堿性析氫反應中并展現出了出色的催化活性，為鈣鈦礦材料應用于高效電解水提供新的方向[13]。
Zhu等[14]發(fā)現Ruddlesden-Popper(RP)類(lèi)型的氧化物Sr2RuO4呈層狀結構，在堿性介質(zhì)中析氫反應催化活性是最高催化劑之一。該結果表明氧化物晶體結構的改變可以提高電催化活性，為設計和選擇高性能的電催化劑提供了新的研究思路。
郭立城[15]發(fā)現無(wú)論是堿性環(huán)境下還是酸性環(huán)境下，異質(zhì)結構的Ru/RuO2都表現出優(yōu)異的催化活性和穩定性。結構的變化使復合結構的界面產(chǎn)生電子效應，從而引起催化性能的提高。另外石墨烯基含氮配合物Ir/NG納米復合材料同樣在酸、堿性環(huán)境下在析氫反應和析氧反應中均具有良好的催化性能，從而有望開(kāi)發(fā)成雙功能催化劑，應用于全解水催化。
皮業(yè)燦[16]提出一種制備超薄Ir納米片組裝體的合成方法。首次合成出新型二維Ir納米結構，并且簡(jiǎn)化了負載步驟直接應用電催化實(shí)驗，對Ir基納米材料的制備方法提供新選擇，有借鑒意義。
Yin等[17]報道了一種納米材料Pt/Ni(OH)2。他們首先合成了單層納米片Ni(OH)2作為載體，通過(guò)加入K2PtCl6前驅體，得到超細的Pt納米線(xiàn)。這種材料表現出優(yōu)異的析氫反應催化活性、活性表面積以及降低陽(yáng)極電催化過(guò)程中的過(guò)電位。單層的納米片Ni(OH)2和Pt納米線(xiàn)都具有很高的比表面積，提供大量的反應位點(diǎn)，也能進(jìn)一步提高貴金屬利用率，降低成本。另外，一些過(guò)渡金屬的磷化物和硫化物納米線(xiàn)，在堿性環(huán)境下也有較高的催化活性。在酸性條件下，大多數金屬材料在這種強酸性和強氧化性的環(huán)境下會(huì )發(fā)生嚴重的溶解。目前只有Ru和Ir基材料在酸性條件下具有較好的析氧反應催化活性和穩定性。表1為貴金屬材料的設計及其在電解水中的應用。
表1 貴金屬電極材料的結構及其在電解水反應的應用Tab.1 design of precious metal materials and their application as the catalysts in hydrogen evolution reactions
續表1 (Tab.1 continued)
貴金屬電催化劑的高成本阻礙了水電解技術(shù)的商業(yè)化。盡管很多研究已經(jīng)通過(guò)改變材料組成、形貌或用過(guò)渡金屬取代貴金屬來(lái)降低貴金屬負載量，但還沒(méi)有取得顯著(zhù)進(jìn)展。貴金屬元素依然不能被完全替代。
氯堿工業(yè)是電解飽和食鹽水，陽(yáng)極析氧或是析氯，陰極析氫，制取NaOH、Cl2、H2、氯酸鹽等基本工業(yè)原料。氯堿工業(yè)是電催化技術(shù)中最具能源和資源密集型的應用之一。但是，氯堿工業(yè)能耗高，目前其耗電量占全世界耗電量的10%[22]。因此，從技術(shù)和應用上解決氯堿工業(yè)的高能耗問(wèn)題成為可持續發(fā)展和緩解能源環(huán)境危機的關(guān)鍵問(wèn)題，對社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展貢獻巨大。
18世紀晚期實(shí)現了電解氯化鈉水溶液制Cl2的規?；a(chǎn)(陽(yáng)極反應：2Cl-→Cl2+ 2e-，E?= 1.36 V vs SHE)。氯堿工業(yè)中為了提高陽(yáng)極析氯的電流效率，擴大析氯和析氧兩個(gè)反應的過(guò)電位的差距，盡量減少析氯反應的過(guò)電位，增加析氧反應的過(guò)電位[23]。1965年發(fā)明的鈦基貴金屬氧化物涂層電極(形穩陽(yáng)極)在增強析氯反應活性降低析氯過(guò)電位，抑制析氧副反應發(fā)生且提高析氧過(guò)電位方面取得重大突破。該電極一般以鈦為基體，以一定比例的RuO2和TiO2為電催化劑基本組分的金屬氧化物電極。因其對析氯反應有良好的電催化活性，且穩定性好耐腐蝕而受到廣泛關(guān)注。表2是幾種具有代表性鈦基形穩陽(yáng)極探索研究，其最主要目的就是改善電極的催化活性、穩定性和使用壽命，增加“氧氯差”，以達到節能低耗的目的。
表2 貴金屬氧化物陽(yáng)極探索與研究Tab.2 Exploration and study of noble metal oxide anodes
續表2 (Tab.2 continued)
Palma-Goyes等[29]研究了Ti/RuO2-ZrO2-Sb2O5陽(yáng)極的析氯性能，Sb2O5對導電性能貢獻較大，而ZrO2則是增強陽(yáng)極涂層的結合度，延長(cháng)了使用壽命。嵇雷等[30]研究了釕錫的比例對Ti/RuO2-IrO2-Sb2O5陽(yáng)極析氯性能的影響，得出涂層中隨著(zhù)釕含量增加，陽(yáng)極的析氯電位存在一個(gè)極小值，陽(yáng)極的使用壽命則會(huì )出現一個(gè)極大值，綜合考慮釕錫比為2:7最佳。潘建躍等[31]在IrO2-Ta2O5陽(yáng)極中間層中加入PtTi3，制備出了Ti/PtTi3/IrO2-Ta2O5電極。實(shí)驗得出該電極活性表面積較大且催化活性良好。
徐海波等[32]發(fā)現TiN基體更為穩定，可替代Ti作為催化電極的載體。胡杰珍等[33]采用浸漬-熱分解法制備了含IrO2-TiO2中間層的Ti基IrO2電極，研究表明，中間層IrO2-TiO2的加入提高了電極的催化活性和Ti基IrO2電極的使用壽命，制備Ti基IrO2電極的最佳條件為燒結溫度450℃，中間層Ir:Ti原子比為2:3。
實(shí)驗發(fā)現，除了RuO2在硫酸中的抗腐蝕性能比IrO2差，RuO2的析氧催化活性要優(yōu)于IrO2[34]。且IrO2價(jià)格較為昂貴，陽(yáng)極制備成本較高。因此在IrO2和RuO2等活性氧化物涂層中摻入非貴金屬氧化物，以期降低陽(yáng)極的制備成本。
在諸多難降解廢水處理技術(shù)中，電化學(xué)水處理技術(shù)經(jīng)濟、易于建造和操作，電極替代有機物氧化的固定活性表面并將有機物氧化為CO2和H2O，更重要的是不需要額外添加化學(xué)試劑。唯一的要求就是廢水要有足夠的導電性。
電化學(xué)水處理技術(shù)是指在特定電化學(xué)反應發(fā)生時(shí)，外加電場(chǎng)作用下，實(shí)現電催化氧化過(guò)程機制或與物理過(guò)程結合，去除廢水中的有機污染物。在電解過(guò)程中，有機物的氧化過(guò)程主要是通過(guò)與陽(yáng)極直接電子交換(直接氧化)和通過(guò)電解過(guò)程中的活性物質(zhì)(間接氧化)兩種方式。間接氧化中的活性物質(zhì)有羥基自由基(·OH)、超氧自由基(·O2)、H2O2、·ClO等，最終將有機物降解為CO2和H2O等無(wú)機物[35]
陽(yáng)極材料是電化學(xué)氧化技術(shù)中的關(guān)鍵組成部分，目前國內外國應用比較廣泛的各類(lèi)電極有石墨電極、摻硼金剛石電極及形穩陽(yáng)極(DSA)，其中涂覆在閥金屬(Ti、Zr、Ta、Nb、Hf、W)上的鉑族金屬氧化物電極備受關(guān)注。鈦基貴金屬氧化物陽(yáng)極目前研究較多，處理有機廢水的電化學(xué)性能比較優(yōu)越。鈦基銥系(Ti/IrO2)、鈦基釕系(Ti/RuO2)電極在電化學(xué)處理廢水時(shí)具有較好的效果，但電極表面的催化活性和涂層的穩定性還有待于進(jìn)一步提高。其他如鈦基錳系(Ti/MnO2)、鈦基鉛系(Ti/PbO2)、鈦基錫系(Ti/SnO2)等電極雖然成本較低，但催化效率及使用壽命較差，難以工業(yè)應用。
電極材料在電解時(shí)析氯反應會(huì )伴有析氧反應的發(fā)生，為了滿(mǎn)足有機物降解的需求，電極應具備較低的析氯電位和較高的析氧電位及耐腐蝕等性能，通常的鈦基銥系、鈦基釕系電極滿(mǎn)足不了這種苛刻的工作環(huán)境，對其性能的改進(jìn)成為電化學(xué)氧化有機廢水的硏究熱點(diǎn)，如表3中改性RuO2和IrO2陽(yáng)極性能對比。
表3 貴金屬氧化物陽(yáng)極制備的方法與應用結果對照Tab.3 Comparison of the synthetic methods and the performances of DSA-type electrodes
龍萍[43]以釕基系列氧化物和稀土La為主要研究對象，研究發(fā)現La的添加能夠通過(guò)提高表面粗糙度增加孔隙率有效地促進(jìn)RuO2電極表面的活性，使電極的過(guò)電位下降，交換電流密度增大，有利于析氯反應的進(jìn)行。
王曉培[25]采用Pechini法制備了Ti/RuO2-SiO2試樣。范洪富等通過(guò)加入銥、鉭新元素制備了多元涂層的Ti/RuO2-IrO2-TaO2電極。電極的析氯電位明顯降低，析氯的選擇性也有所提高，電極活性涂層的電催化活性也有增強。趙小云[44]在Ti/RuO2-IrO2電極涂層中摻入適量的Ce、Si等元素，在混合體系中SiO2熱穩定性高并且其無(wú)定形結構易于分散均勻；
CeO2有助于優(yōu)化涂層表面形態(tài)結構，改善催化性能。Ce和Ru的氧化物協(xié)同作用可以降低析氯電位。
Eloy等[45]用熱氧化法制備了Ti/Ir-Pb、Ti/Ir-Sn、Ti/Ru-Pb、Ti/Pt-Pd和Ti/RuO2貴金屬復合氧化物陽(yáng)極，在恒電流Ph=7.0的Na2SO4溶液中降解甲基橙偶氮染料，Ti/Ir-Pb、Ti/Ir-Sn、Ti/Ru-Pb脫色率達到96%~98%，Ti/Pt-Pd和Ti/RuO2陽(yáng)極脫色率較低。陽(yáng)極氧化能力依次為T(mén)i/RuO2＜Ti/Pt-Pd＜Ti/Ru-Pb＜Ti/Ir-Sn＜Ti/Ir-Pb，Ti/Ir-Pb陽(yáng)極可實(shí)現76.0%的礦化。復合金屬氧化物陽(yáng)極比僅由單一貴金屬氧化物組成的陽(yáng)極具有更高氧化能力。在復合貴金屬氧化物陽(yáng)極中，Ir比Ru更具優(yōu)勢，因為有機物在Ir表面有更大的吸附作用，從而有利于氧化反應，其氧化產(chǎn)物為短直鏈脂肪族羧酸。
采用貴金屬氧化物電極去除廢水中的有機物是環(huán)保節能的有效工具。電極的性質(zhì)、污染物和操作條件相互協(xié)調，來(lái)消除有機物。電極的物理和化學(xué)性質(zhì)可以通過(guò)適當的工藝技術(shù)來(lái)調節，以達到目的。如IrO2和RuO2的OER電位最低，但該類(lèi)電極的析氧反應與有機物氧化反應存在競爭關(guān)系，而SnO2和PbO2對有機物的氧化表現出非常好的電化學(xué)活性，對羥基自由基的產(chǎn)生表現出電催化活性，因此摻雜SnO2和PbO2的Ru-Ir系電極具有高的穩定性、電化學(xué)和電催化性能。過(guò)渡金屬摻雜貴金屬氧化物電極已大規模用于電化學(xué)廢水處理工業(yè)中。
除了在電解水、氯堿和廢水處理方面的諸多實(shí)際應用外，貴金屬由于其優(yōu)越的催化性能，在燃料電池、廢氣凈化、生物醫學(xué)、甲苯、甲醛、醇類(lèi)、鹵代芳香化合物氧化等領(lǐng)域中還有著(zhù)諸多應用。許多理論和實(shí)驗表明，釕和銥氧化物催化劑具有良好的析氧反應動(dòng)力學(xué)[46]。為了最大限度地減少貴金屬的使用，并提高其催化性能，主要通過(guò)組成優(yōu)化和結構優(yōu)化來(lái)實(shí)現高效的貴金屬電催化劑。
一般來(lái)說(shuō)，納米微體的組分優(yōu)化主要目的是減少貴金屬的用量，提高活性位點(diǎn)的本征催化效率。因此，首先要找出析氧反應的實(shí)際活性物質(zhì)，但是高過(guò)電位進(jìn)行的析氧反應可能會(huì )產(chǎn)生相變，帶來(lái)一定的困難；
其次要合理引進(jìn)外來(lái)原子對活性點(diǎn)進(jìn)行修改，因為電子結構和幾何結構的修飾導致成鍵能向析氧反應中間體在催化劑表面的吸附方向轉移。引入過(guò)渡金屬原子的協(xié)同效應或幾何效應對電催化行為影響很大，通常會(huì )使催化活性顯著(zhù)提高。Sun等[47]將銅原子引入IrO2晶格，并揭示了具有獨特電子結構(3d104s1)的摻雜銅原子如何影響主體IrO2晶格結構，最終影響析氧反應催化行為。在IrO2的金紅石結構中Cu的替代產(chǎn)生強Jahn-Teller效應使頂端Ir-O鍵拉長(cháng)，在晶格中誘導部分氧缺陷，改變了IrO6八面體幾何結構。提升5d軌道(t25geg0)簡(jiǎn)并度，降低了dz2并增加了dxy軌道能量。因此，摻雜過(guò)渡金屬元素調節Ir位點(diǎn)的t2g和eg軌道的電子排布，可以有效提升析氧反應的催化效率。Diaz小組[48]提出用原子半徑較小的鑭系元素和釔原子摻雜，引起的晶格應變可以削弱對氧中間體的吸附能，有助于IrO2催化性能的改善。
組成優(yōu)化可改變貴金屬催化劑的化學(xué)性質(zhì)(電子結構或表面化學(xué)物質(zhì))，而結構優(yōu)化能夠改變它們的物理性質(zhì)(表面積或電子轉移，金屬和載體之間的相互作用)。通過(guò)組成優(yōu)化產(chǎn)生高能活性位點(diǎn)，結構優(yōu)化則增加活性位點(diǎn)的密度和利用率?，F已設計出各種結構的催化劑，包括零維(0D)的納米團簇(NCLs)、納米顆粒(NPs)、納米籠(NCAs)、納米框架(NFs)，一維(1D)的納米管(NTs)、納米線(xiàn)(NWs)，二維(2D)納米片(NSs)，三維(3D)納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(NNs)、氣凝膠等。
減小納米顆粒的尺寸，實(shí)現活性點(diǎn)暴露，可以最大限度的利用活性位。因此選擇合適的載體相對比較困難。Fu等[49]報道了具有窄尺寸分布的IrM(M=Co、Ni、Fe)納米籠的一步合成法。該方法無(wú)表面活性劑在碳載體上原位生長(cháng)，減少有機配體去除步驟，避免了活性位點(diǎn)的覆蓋。適當的載體還可以調節界面相互作用，以?xún)?yōu)化催化劑和載體的物理化學(xué)性質(zhì)，包括負載量、活性表面積、電子結構、耐腐蝕性、電荷轉移率，每個(gè)參數對調節固有催化活性和穩定性都有明顯的影響。Mehdipour等[50]在350℃~550℃的不同煅燒溫度下，合成了鈦基IrO2-Ta2O5多壁碳納米管涂層電極，涂層的無(wú)定形結構提高了低過(guò)電位下的析氧反應活性，但高溫下形成的氧化物會(huì )阻礙涂層的導電性。
碳負載Pt-M雙金屬納米粒子(M=Ru、Os、Mo和Sn)的研究已經(jīng)在低溫燃料電池領(lǐng)域應用，但其活性和穩定性有待提高。銥基合金納米粒子的研究很少，原因是使用貴金屬的成本相對較高[51]。
肖雨辰等[52]用水熱法合成了鉑銥合金納米顆粒催化劑，對比發(fā)現納米立方的暴露(100)面具有最高的甲醇電氧化活性，而納米八面體的(111)面對硝基甲苯選擇性氫化反應速率最快。
Endo等[53]用熱解法在玻璃碳基底上沉積了Pt-Ir、Pt-Ru等Pt基雙金屬電極，作為電氧化NH3的陽(yáng)極，發(fā)現Pt-Ir的NH3氧化起始電位比純Pt-Ir更低(-0.6Vvs0.1V)，Mao等[54]合成了具有高晶面指數{711}的Pt-7Ir納米晶，歸功于表層Ir原子對析氫反應的抑制及高指數的階梯狀高能晶面，這些納米晶催化劑表現出了對N2向NH3加氫反應的高法拉第 效 率(40.8%)、高 活 性(28 μg/(h·cm2)@0.3 V vs RHE)、以及高選擇性(無(wú)N2H4)。
Pt和Au負載型催化劑有更出色的催化氧化甲醛活性，且在室溫下就可達到對甲醛的完全去除。影響貴金屬催化劑催化氧化甲醛活性的因素眾多，如載體的種類(lèi)、催化劑制備方法、貴金屬粒徑大小和分散性等都是影響活性高低的關(guān)鍵性因素。
貴金屬納米顆粒被用作多相催化劑，氧化態(tài)中由于正電陽(yáng)離子而產(chǎn)生的誘導、穩定效應，金屬離子在氧化物中的行為方式在很大程度上取決于其他離子的存在。其特征在于組分之間的特定相互作用、不同的電子性質(zhì)和通常獨特的形態(tài)。某些無(wú)機氧化物(例如WO3、MoO3、TiO2、ZrO2、V2O5和CeO2)和鉬或鎢的多金屬氧酸鹽以不同于簡(jiǎn)單分散在電極區域上的方式影響負載金屬中心。此外，載體可以改變催化金屬納米顆粒的活性，從而影響其化學(xué)吸附和催化性能。它們可以在低電勢下生成-OH基團，從而誘導鈍化CO吸附物(例如Pt上)的氧化；
它們可以潛在地破壞C-H鍵；
并且它們可能在乙醇氧化過(guò)程中削弱C-C鍵。對這些問(wèn)題的處理與設計，使得貴金屬材料在催化劑中使用更加合理、可控和可持續。
本文所述貴金屬陽(yáng)極材料包括貴金屬及合金陽(yáng)極、貴金屬復合氧化物陽(yáng)極、涂層電極等。在復合氧化物電極中，電極基材的選擇與處理非常重要，它直接決定基體和復合氧化物結合度。其需要同時(shí)具備高催化活性、高穩定性、高選擇性以及高電導率等條件。隨著(zhù)貴金屬陽(yáng)極的制備技術(shù)和應用方向的不斷發(fā)展，對電極性能要求越來(lái)越高。在工業(yè)生產(chǎn)應用過(guò)程中存在催化機理不明確、易產(chǎn)生鈍化層、電解產(chǎn)物不純等諸多問(wèn)題。因此根據國內外關(guān)于貴金屬陽(yáng)極的研究現狀，未來(lái)貴金屬陽(yáng)極的研究重點(diǎn)應從以下三個(gè)方面展開(kāi)：
1) 在理論研究方面，探究不同元素、組分、晶型對貴金屬陽(yáng)極催化性能的影響，同時(shí)對電解反應的催化機理進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步完善電極的導電機理、催化機理以及電極失活機理。使析氯或析氧催化性能與穩定性最佳統一。
2) 在電極制備方面，創(chuàng )新電極的制備方法，省時(shí)減耗；
結合納米技術(shù)研發(fā)具有納米尺寸表面結構、涂層/中間層多元化電極，增加電極的活性位點(diǎn)數量，提高電解效率；
利用耐腐蝕、高電導率的復合材料提高電極的穩定性，避免電極失活，以延長(cháng)電極的使用壽命。
3) 在電極應用方面，在實(shí)際應用過(guò)程提高電極的選擇性催化能力，簡(jiǎn)化工藝流程，設置溫和的反應條件，避免電解過(guò)程中副產(chǎn)物的產(chǎn)生，擴大電極的應用方向；
加強電極電解與其他應用協(xié)同處理能力，降低電解能耗；
簡(jiǎn)化電極制備方法，降低電極生產(chǎn)成本。
