文档介绍：硕士学位论文
摘要
离子液体主要是指由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温或近于室
温下呈液态的盐类,它不但摆脱了传统溶剂易挥发、有毒性的束缚,而且具有很
多传统溶剂不可比拟的物化性质,如较低的蒸汽压、较宽的电化学窗口、良好的
导电性、特殊的溶解性和几乎无污染等,成为了二十一世纪一类新型的环境友好
的“绿色溶剂”。
离子液体由于宽的电化学窗口及好的溶解性,避免了普通溶液中发生的析氢、
析氧带来的干扰,而被广泛用作基础电化学分析的溶剂和介质,但其研究主要集
中在过渡金属离子和杂环化合物的电化学行为上,有关脂肪族衍生物研究还很少
见,特别是有关活性物质在离子液体中电化学反应机理的探索、动力学常数的测
算等还很欠缺,而这些研究和探索正是推动离子液体走向工业化的重要资料和理
论基础;另外利用微乳液来制备导电高聚物纳米材料是最近几年涌现出的一种新
方法,如果以离子液体微乳液作电解质时,可以将昂贵的离子液体稀释成微纳米
反应器,大大节省了离子液体的使用量,但在这方面的研究目前还处于起始阶段。
本文对离子液体在电化学分析和微乳溶液中的应用作了初步探讨。论文的主要研
究结果如下:
1 采用循环伏安法和计时电量法分别研究了羟基新戊醛在三种离子液体
[bmim]BF4,[bmim]PF6和C8MIMPF6中的电化学氧化行为,结果表明羟基新戊醛
在这三种离子液体中能发生不可逆氧化反应,其反应过程为两个连续的单电子
反应过程,反应产物为羟基新戊酸;并研究了扫描速度、反应温度对羟基新戊
醛电化学氧化行为的影响,随着扫描速率的逐渐增大,其峰电流逐渐增大,峰
电位正移,峰电流与扫描速度的平方根均成较好的线性关系,峰电流的温度系
数均小于2%,说明该反应不由电化学过程控制,随着温度的逐渐升高,其峰电
流呈增大趋势,峰电位负移,峰电流与温度成较好的线性关系;离子液体黏度
越大,对活性物质的扩散越不利,由于三种离子液体([bmim]BF4,[bmim]PF6
和C8MIMPF6 )黏度逐渐增大,因此羟基新戊醛在其中的扩散系数(D)分别为
×10-7cm2⋅s-1,×10-7cm2⋅s-1,×10-8cm2⋅s-1,呈现递减的趋势。
2 采用循环伏安法和计时电位法研究了苯胺在离子液体[bmim]PF6-水微乳溶液中
的电合成,与在硫酸溶液中苯胺聚合的情况进行了比较,结果表明苯胺在离子
2-
液体[bmim]PF6-水微乳溶液中的聚合过程中,不但有SO4 掺杂,还有体积较大
-
的共掺杂离子PF6 ,并研究了苯胺在离子液体[bmim]PF6-水微乳溶液中采用循环
伏安法聚合的过程中,聚合圈数对聚苯胺膜电容性能的影响,求得最佳聚合圈
II
离子液体中羟基新戊醛的电化学行为和导电聚苯胺的制备
数为30圈,表面覆盖率为5 mg⋅cm-2时比电容达950 F⋅g-1;比较了两种聚合方法获
得的聚苯胺膜的微观形貌和电容性能差异,结果表明采用计时电位法得到的聚
苯胺膜较循环伏安法得到的聚苯胺膜有更大的比表面,更有利于电极反应电子
的传输,比电容在聚合时间为350秒时达到最大值 1062 F⋅g-1。
3 采用二次电沉积法,首先在不锈钢电极上电沉积聚苯胺(PANI)膜作为二级模
板再继续电沉积二氧化锰(MnO2),制得了链状网络结构的聚苯胺/二氧化锰
(PANI/MnO 2)复合膜电极。FT-IR、SEM、XRD 等分析结果显示:PANI/MnO2
膜中 PANI 存在着较理想的翠绿亚胺树枝状结构,比表面较大;研究了 PANI/MnO2
-1
复合膜电极在 1mol·L 的 Na2SO4 电解液中的电容特性,结果表明复合膜电极的
比容量可达 658 F·g-1,且具有较好的循环充放电性能,可用作超级电容器的电极
材料。
关键词:离子液体;微乳液;羟基新戊醛;聚苯胺;比电容
III
硕士学位论文
Abstract
Ionic liquids are molten salts that are generally consisted of anic cation and
an anic anion anic cation at room temperature. They not only get rid of easy
volatilization and ponent of the traditional solvents, but have unique
physicochemical properties, such as lower vapor pres