間接電化學還原的缺點在于還原速率慢,電流效率低。采用靛藍作為離子載體,可以提高電流效率和還原效率,但只能用于靛藍染料。染料不是在電極表面被直接還原,而是采用一種媒介作為電子載體,使氧化還原反應分別發生在陰極表面和染料顆粒表面。
該氧化還原體系是可逆的,氧化態的媒介在陰極表面獲得電子,先被還原為還原態;還原態媒介在還原染料顆粒表面將染料還原為染料隱色體,自身被氧化為氧化態,因此,整個體系可逆,可逆的氧化還原體系使還原劑的還原性能可再生。
以Fe II-TEA媒介為例,原理如下:
第一步還原反應是鐵離子絡合物在陰極表面獲得一個電子,被還原為亞鐵離子絡合物;被還原的亞鐵離子絡合物從陰極表面擴散到染料離子表面,在粒子表面發生電荷轉移,形成單陰離子染料,這是形成被完全還原的雙陰離子染料的中間步驟。
有兩種途徑可形成被完全還原的雙陰離子染料,每還原一個染料需要兩個電子,二個單陰離子染料可生成一個完全被還原的雙陰離子染料,并重新生成一分子氧化態染料。
媒介體系為:1)有機氧化還原體系:蒽醌型:蒽醌單磺酸,蒽醌雙磺酸,羥基蒽醌及其各種取代基。2)無機氧化還原體系:羥基乙二胺三乙酸,N-二羥乙基甘氨酸,二乙醇胺和三乙醇胺等作為鐵絡合物配位體。
效果:1)有機氧化還原體系:轉化率較低,還原劑的再生能力差;2)無機氧化還原體系:堿性下,都能與亞鐵離子形成穩定的絡合物。
