糠醛,来源于丰富的、可再生的生物质,具有广泛的化工应用前景,是主要的化工原料之一。目前,随着糠醛衍生物在精细化工领域的日益增加,糠醛的深加工已被重视起来。糠醛是相应的醇和酸中处于媒介作用的物质,因此可以被还原生成糠醇,氧化生成糠酸,而糠醇、糠酸都是非常有价值的中间体,在农药、医药、染料、制革等领域占据着重要地位。因此本论文研究了糠醛阴极还原生成糠醇的动力学,并提出成对电合成技术,将糠醛同时在阴极室发生电化学还原反应生成糠醇、阳极室发生电化学氧化反应生成糠酸,这样就会大大减少能量及时间的消耗,增加总的产率,同时也避免了传统方法中催化剂铬的污染,是一种绿色、环保、节能、高效的工艺。1.糠醛电催化加氢生成糠醇的反应与催化剂的种类有很大关系,首先,本文研究了七种电极Cu,Pb,Ni,Fe,Pt,Ti,C(石墨)在0.1 mol/L碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液(pH=10)中的析氢反应过程及速控步骤,得出了在七种不同电极上析氢反应的交换电流密度和超电势,得到七种电极析氢反应顺序为:Pt>C>Ti>Fe>Ni>Cu>Pb。然后在0.1 mol/L碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液(pH=10)中,通过阴极线性扫描伏安法研究了各种电极上糠醛还原反应的机理;通过恒电位电解的方法得到各个电极上糠醛还原生成糠醇的电流效率和选择性。结果表明:对于糠醛电催化加氢生成糠醇的反应来说,最佳电极为Cu电极。2.通过阴极正交实验,考察了电流密度、糠醛浓度、支持电解质浓度、反应温度等因素对反应选择性和电流效率的影响,得到糠醛电化学还原生成糠醇的最佳条件:电流密度3 mA/cm~2,糠醛浓度0.1 mol/L,pH=10的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液的浓度0.2 mol/L,反应温度25℃。3此外,本文选择了C(石墨)、Ti/Ru-Ti-Sn、Ni、Ti/PbO2、Pt、Ti/BDD六种电极,在0.1 mol/L氢氧化钠溶液中,通过阳极线性扫描伏安法研究了它们的析氧情况以及糠醛电化学氧化生成糠酸的可能机理,并得出最佳的氧化电极为Ni电极。4.基于本组之前的实验,以Ni作为阳极,电流密度1.0 mA/cm~2,糠醛浓度0.1 mol/L,氢氧化钠溶液的浓度0.1 mol/L,温度25℃,进行糠醛电化学氧化生成糠酸的平行实验,电流效率为69.95%,选择性为63.09%。5.采用成对电合成技术,将糠醛在阴极电化学还原生成糠醇、阳极电化学氧化生成糠酸,考察溶液pH、电流密度、糠醛浓度、温度、电解时间对成对电合成的影响,得到最优条件:溶液最佳pH为11,阴极电流密度2 mA/cm~2、阳极电流密度1 mA/cm~2,糠醛浓度0.1 mol/L,温度25℃,阴极最佳电解时间为4h、阳极最佳电解时间为6 h,此时总的电流效率为130%,选择性为140%,为工业上糠醛的成对电合成提供实验依据。