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环境污染和能源短缺是人类社会面临的两大难题。传统的铁或锌还原硝基苯制备苯胺等产品，是将各种反应物在反应器中混合，产品和副产品也与其混合在一起，产品分离过程复杂，产生大量的盐或金属泥和有害废水，同时大量的化学能转化为无法使用的热能，造成了严重的环境污染和大量的能量浪费，因此该工艺被禁止使用。本论文利用原电池反应原理，将锌或铁与硝基苯的氧化还原反应设计为原电池反应，硝基苯与锌或铁分别放置在正负极室并用隔膜分隔开，在正极室得到硝基苯的还原产物包括苯胺、氧化偶氮苯及其衍生物等，在负极室得到锌盐、铁盐，并副产电能。与传统的铁或锌还原硝基苯工艺相比，反应物被隔膜所分隔，氧化反应和还原反应分别在正、负极室进行，产物分别在两室中，避免了混合在一起而产生的分离和污染问题，而且将普通化学法浪费的化学能转化为电能，使传统工艺绿色化。主要内容与结果如下： 1.构建了锌、铁还原硝基苯的电池反应体系。采用离子交换膜电池反应器，正极材料选用铂，负极材料选用铜，隔膜为阴离子交换膜。对于锌还原硝基苯原电池，确定了负极液由锌、铵盐水溶液为基本组成，正极液由硝基苯、乙醇、盐酸为基本组成。对于铁还原硝基苯原电池，确定了负极液由铁、铵盐水溶液为基本组成，正极液由硝基苯、乙醇、盐酸为基本组成。经估算得到锌、铁还原硝基苯反应的标准吉布斯自由能变化△RGθ分别为-952.932 kJ.mol-1，-766.332 kJ.mol-1，相应的锌、铁还原硝基苯原电池的理论电动势分别为1.65 V和1.32 V。 2.研究了负极液种类、原电池反应温度、正极液硝基苯浓度、正负极间距对锌、铁还原硝基苯原电池性能的影响。结果表明，对于锌还原硝基苯原电池，负极液为245 g.L-1氯化铵+37.5 g.L-1氨三乙酸+150 g.L-1醋酸钠+1.5 g.L-1硫脲+1.25 g.L-1聚乙二醇水溶液时，电池性能优于负极液为0.25 mol.L-1(NH4)2SO4水溶液和0.5 mol.L-1NH4Cl水溶液时的电池性能；对于铁还原硝基苯原电池，负极液为0.5 mol.L-1 NH4Cl水溶液的电池性能优于负极液为0.25 mol.L-1(NH4)2SO4水溶液的电池性能。随着温度的升高，硝基苯浓度的增加，极间距的减小，两种电池性能得到提升。锌还原硝基苯原电池在电流密度为35 mA.cm-2时，达到最大放电功率20 mW.cm-2；相应的铁还原硝基苯原电池在电流密度为8.75 mA.cm-2时，达到最大放电功率2 mW.cm-2。正极室硝基苯的还原产物主要有苯胺、氧化偶氮苯及其衍生物等，这些产物的分布受硝基苯浓度和反应温度的影响。负极室产物为锌盐、铁盐。 3.制备了SnO2纳米催化剂及催化电极，研究了纳米SnO2催化电极对锌还原硝基苯原电池反应的电催化性能。 （1）表面活性剂对水热法制备的SnO2催化剂具有明显影响。四种表面活性剂TAPB、SDS、PVP、CTAB中分别制备的SnO2均为结晶完整的四方晶型。当表面活性剂为TAPB和SDS时，SnO2是由厚10-50 nm、宽100 nm左右的纳米片构成的刺球状形貌的1μ m左右的颗粒，其中TAPB中制备的SnO2尺寸更小、分布更均一。当表面活性剂为PVP时，SnO2是50-100 nm小颗粒团聚构成的3μm的球形颗粒。而当表面活性剂为CTAB时，SnO2为200 nm左右的六面体微粒团聚形成的200 nm-3μ m之间的颗粒，颗粒尺寸分布极为不均。 （2）四种催化剂制备的电极，催化活性层保持了SnO2催化剂的四方晶型，其使用TAPB的催化剂在400℃下制备的催化电极，催化活性层是由厚10-50 nm、宽90 nm左右的纳米片构成的刺球状形貌的2μ m左右的颗粒，晶体尺寸约为28 nm，与原催化剂相比，纳米片宽度减小，颗粒直径增大，晶体尺寸减小，该电极表现出较高的电极活性，电池放电功率最大为21 mW.cm-2。 （3）正交实验制备的催化剂为不同宽度和厚度的纳米片状结晶完整的四方晶型 SnO2，晶体尺寸在17-45 nm之间。影响晶体尺寸大小的主次因素依次为NaOH浓度、水热反应温度、水热反应时间、TAPB与SnCl2·2H2O物质的量之比，最佳制备条件为NaOH浓度0.5 mol.L-1、水热反应温度160℃、水热反应时间15 h、 TAPB与SnCl2·2H2O物质的量之比1:1。 （4）正交实验制备的催化电极，6＃电极表现出最高的电极活性，催化剂为结晶完整的四方晶型SnO2，原有的纳米片结构坍塌，晶体尺寸为16 nm左右。影响电极性能的主次因素依次为催化剂为电极制备温度、催化剂载量、催化剂种类、m(催化剂): m(PTFE)。电极的最佳制备条件为电极制备温度为400℃、催化剂载量为4 mg.cm-2、催化剂为4#、m(催化剂):m(PTFE)为85:15。电池最大放电功率密度约为25 mW. cm-2，较Pt电极大大提高。 （5）电池性能最佳下，正极室硝基苯还原产物包括苯胺、苯胺衍生物及氧化偶氮苯。与铂电极相比，硝基苯转化率提高为80％，对苯胺的选择性减小为10%，对对乙氧基苯胺和对氯苯胺的选择性分别提高至32%和45%。