在堿性介質(zhì)中,水在陰極被還原生成活性氫原子,此活性氫原子在陰極表面催化靛藍(lán)分子的羰基加氫,在NaOH堿性介質(zhì)中生成靛藍(lán)隱色體鈉鹽。副反應(yīng)主要是析氫反應(yīng),即吸附的氫原子放電或耦合生成氫氣,從而降低了電解效率。電極材料通常選用具有催化活性的導(dǎo)電粉末制成,它不僅作為電極,而且作為水電解反應(yīng)的催化劑。
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Marte采用電沉積將Pt、Pd、Ni等金屬沉積在不銹鋼網(wǎng)上作為陰極電極材料,研究了靛藍(lán)、苯繞蒽酮類染料的還原。結(jié)果顯示貴金屬Pt為催化劑時(shí),染料的轉(zhuǎn)化率和電流效率最高,但貴金屬穩(wěn)定性較差;采用Raney Ni為催化劑時(shí),在優(yōu)化的反應(yīng)條件下,靛藍(lán)轉(zhuǎn)化率達(dá)95%,但電流效率僅為13%。要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,必須增大陰極電極面積[17]。德意志戴斯達(dá)紡織品及染料聯(lián)合公司在中國專利[18]中報(bào)道電催化氫化還原染料的方法。該方法通過染料與陰極的接觸而實(shí)現(xiàn)染料的還原,陰極包括導(dǎo)電材料載體和通過沖積作用在其原位形成的導(dǎo)電陰極極化層。導(dǎo)電材料載體為具有導(dǎo)電性能的多孔材料,陰極極化層為通過沖積作用能在載體上形成層狀物的導(dǎo)電材料,如金屬、導(dǎo)電金屬氧化物或活性炭、炭黑、石墨等含碳材料。電解池可以采用分隔池和非分隔池兩種。
電催化氫化方法還原染料,最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要化學(xué)還原劑,沒有廢水排放。但還原染料大多是不溶于水的固體顆粒,因此,染料與電極、催化劑的接觸效果差。另外一個(gè)問題是催化劑的壽命和選擇性,
目前研究的貴金屬催化劑Pt、Pd價(jià)格高、壽命短,Raney Ni催化劑活性較低,使得染料的轉(zhuǎn)化率不高。由于存在析氫副反應(yīng),對(duì)催化劑的選擇性提出很高的要求,目前電流效率太低,還不能滿足實(shí)際要求。電化學(xué)染色技術(shù)氧化還原電位可控、還原劑可再生、綠色環(huán)保,正成為還原染料染色方法中最具有吸引力的新方法。間接電還原方法和電催化氫化方法是目前最有可能工業(yè)化的方法。目前,電化學(xué)還原的效率仍然較低,電化學(xué)還原理論的基本規(guī)律有待深入研究,尤其需要研究新型的電極材料、電催化材料,設(shè)計(jì)有效的電極及電解池結(jié)構(gòu)以解決染料的傳質(zhì)問題和還原速率問題。
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