離子液體的合成及離子液體碳糊電極電催化性能研究.pdf

1、本文用兩步法合成了1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([Omim]PF6)和1-辛基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽([Omim]Tf2N)兩種離子液體,并用紅外光譜和氫核磁共振譜進(jìn)行了表征。隨后用[Omim]PF6離子液體做穩(wěn)定劑合成了納米鎳催化劑,并用X-射線衍射法分析了催化劑成分為納米鎳和納米氫氧化鎳的混合物。反應(yīng)結(jié)束后將洗掉離子液體的催化劑和未沈掉離子液體的催化劑分別用掃描電鏡觀測其表面形貌,結(jié)果表明洗掉離子液體的催化劑團(tuán)聚

2、現(xiàn)象嚴(yán)重,而未洗掉離子液體的催化劑則分布均勻,成規(guī)則的球形或橢球形,顯示了離子液體在納米無機(jī)材料合成中良好的穩(wěn)定作用。
　　 用[Omim]PF6完全或部分替代傳統(tǒng)粘合劑液體石蠟與石墨粉混合分別制成了兩種離子液體修飾碳糊電極IL-CPE和MIL-CPE。以亞鐵氰化鉀為電化學(xué)探針對IL-CPE和MIL-CPE的電化學(xué)行為進(jìn)行了研究,并與傳統(tǒng)碳糊電極M-CPE進(jìn)行了比較。結(jié)果表明Fe(CN)64-在各種CPE上均為準(zhǔn)可逆過程,但動(dòng)力

3、學(xué)控制機(jī)理不一樣,M-CPE是表面吸附控制,MIL-CPE和IL-CPE是擴(kuò)散控制。Fe(CN)64-在MIL-CPE和IL-CPE上的電流響應(yīng)比在M-CPE上要大的多,分別接近在M-CPE上的8倍和10倍,這充分說明[Omim]PF6離子液體極大地加強(qiáng)了電極上電荷轉(zhuǎn)移的能力。隨后探討了各種CPE在對苯二酚(H2Q)的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖溶液(PBS)中的電化學(xué)行為,結(jié)果顯示IL-CPE對H2Q顯示了很好的電催化效果,各種CPE在

4、H2Q的PBS溶液中均為準(zhǔn)可逆過程。峰電流Ip和掃速平方根v1/2的關(guān)系及電化學(xué)阻抗譜分析均表明H2Q在IL-CPE上遵循擴(kuò)散控制機(jī)理。由計(jì)時(shí)電流測試計(jì)算得出的擴(kuò)散系數(shù)D約為5.05×10-4 cm2/s,定量地證明了H2Q在[Omim]PF6 IL-CPE上良好的擴(kuò)散能力。進(jìn)一步分析氧化峰電流Ipa與H2Q濃度的關(guān)系得出,在0.01mmol/L～10mmol/L的濃度范圍內(nèi),Ipa與H2Q濃度線性相關(guān),檢出限為8.1×10-7mol/

5、L(S/N=3)。
　　 最后將洗掉離子液體和未洗掉離子液體的催化劑分別復(fù)合于IL-CPE制成nanoNi/IL-CPE和IL-nanoNi/IL-CPE,探討其在堿性條件下對甲醇的電催化效果。CV曲線表明,IL-nanoNi/IL-CPE比nanoNi/IL-CPE對甲醇有更好的催化效果,電極可逆性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)均有所提高,氧化峰形也更好,這可能是由于IL-nanoNi比單純nanoNi在離子液體型碳糊電極中具有更高的相溶性。交