二元离子液体OMImBF4/HMImPF6中硝基苯的电化学还原

将离子液体OMImBF₄与HMImPF₆二元复合,研究了离子液体复合前后电导率、红外谱峰等的变化,在不同体积比的OMImBF₄/HMImPF₆体系中采用循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)和电化学原位红外光谱法(In-situ FTIRS)等方法探究了硝基苯在铂电极上的电化学还原行为。研究结果表明,OMImBF₄/HMImPF₆的电导率随HMImPF₆体积比的增大而减小,红外谱峰较单一离子液体变化明显;硝基苯在体积比为3:1的二元离子液体OMImBF₄/HMImPF₆体系中的还原峰电位及还原峰电流均优于单一离子液体,且主要产物偶氮苯的选择性及硝基苯的转化率都要优于单一离子液体。硝基苯在此二元离子液体体系中的还原过程受扩散控制,扩散系数D为 2.024×10^-7 cm²·s^-1。     

二元离子液体OMImBF_4/HMImPF_6中硝基苯的电化学还原

将离子液体OMImBF_4与HMImPF_6二元复合,研究了离子液体复合前后电导率、红外谱峰等的变化,在不同体积比的OMImBF_4/HMImPF_6体系中采用循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)和电化学原位红外光谱法(In-situ FTIRS)等方法探究了硝基苯在铂电极上的电化学还原行为。研究结果表明,OMImBF_4/HMImPF_6的电导率随HMImPF_6体积比的增大而减小,红外谱峰较单一离子液体变化明显;硝基苯在体积比为3:1的二元离子液体OMImBF_4/HMImPF_6体系中的还原峰电位及还原峰电流均优于单一离子液体,且主要产物偶氮苯的选择性及硝基苯的转化率都要优于单一离子液体。硝基苯在此二元离子液体体系中的还原过程受扩散控制,扩散系数D为2.024×10~(-7) cm~2·s~(-1)。     

[NH2-emim]Br/[Bmim]BF4离子液体中二氧化碳的电化学还原

以2-溴乙胺氢溴酸和N-甲基咪唑盐为原料合成了氨基功能化离子液体1-（2-胺乙基）-3-甲基咪唑溴盐（[NH₂-emim]Br）,用¹H NMR和IR对所制备的离子液体进行了表征,测得25℃下[NH₂-emim]Br的黏度26.691 Pa·s、电导率0.1130 mS·cm^-1,CO₂的溶解饱和度82%（摩尔分数）,将不同含量的[NH₂-emim]Br与[Emim]BF₄、[Bmim]BF₄、[Bmim]PF₆组成二元复合离子液体,并用于CO₂电化学还原研究,循环伏安研究表明,CO₂在[NH₂-emim]Br（0.5%）-[Bmim]BF₄复合离子液体中的还原峰电位较[Bmim]BF₄正移0.4 V,还原峰电流增大9倍,黏度降低为0.08227 Pa·s,电导率增大至1.317 mS·cm^-1,是一种较好的CO₂电化学还原离子液体体系。     

离子液体RMimBF4中硝基苯电还原传荷特性

采用循环伏安法研究了离子液体RMimBF₄中硝基苯在微铂电极上电还原动力学特性参数——传递系数α的变化规律。研究结果表明,离子液体中,硝基苯电还原过程的第2个电子转移反应是速度控制步骤。该反应的传递系数α随硝基苯浓度增加而减小;相同浓度时,温度升高,α迅速增大。在离子液体EMimBF₄-水-硝基苯体系中,相同硝基苯浓度下,随水含量增加,α先减小,后增大。不同离子液体中,α的变化规律为：EMimBF₄＞〖JP〗BMimBF₄＞HMimBF₄。     

木瓜蛋白酶在离子液体双水相中的分配行为

采用离子液体双水相提取木瓜蛋白酶。首先考察不同浓度、pH、温度的离子液体对木瓜蛋白酶活性的影响, 其次考察不同离子液体双水相体系、离子液体侧烷基链长度及浓度、酶添加量、pH、温度对木瓜蛋白酶分配行为的影响。结果表明:[C₄mim]Cl和[C₄mim]Br体系萃取木瓜蛋白酶的效果比[C₄mim]BF₄体系好;高温(≥60℃)对离子液体双水相体系萃取木瓜蛋白酶不利。离子液体双水相萃取木瓜蛋白酶的最佳工艺条件:0.25 g·ml^-1的[C₄mim]Cl, 0.35 g·ml^-1的K₂HPO₄, pH 8.0, 酶添加量2.0 mg·ml^-1, 30℃。此条件下木瓜蛋白酶的酶活性回收率达到95.16%, 纯化因子达到1.5。为今后进一步研究该体系的放大实验或规模化生产奠定了基础。     

离子液体中电化学还原CO2研究评述与展望

近百年来,伴随着矿石燃料的大量消耗,CO₂的排放量剧增,引发了全球性的生态环境和社会问题。CO₂同时也是廉价且可再生的碳资源,可作为生产醇、醚、酸、酯等重要化工品的原料。在众多吸引力十足的CO₂利用路线中,作为清洁、可控的反应过程,电化学还原固定CO₂技术在温和条件下生产化学品方面具有独特的优势。离子液体以其特有的性质被广泛用于电化学还原CO₂过程,本文对目前国内外离子液体介质中电化学还原CO₂的研究现状进行了综述,介绍了离子液体介质中电化学还原CO₂的主要反应及基本原理;针对离子液体对CO₂高效活化和转化等关键科学问题进行深入探讨,提出新型功能化离子液体的应用将成为CO₂电化学还原领域的发展方向和热点。     

吡啶类离子液体体系对模拟盐湖老卤中锂的萃取研究

采用磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂、N-丁基吡啶六氟磷酸盐([BPy][PF₆])为协萃剂、二氯乙烷(C₂H₄Cl₂)为稀释剂，构建了[BPy][PF₆]-TBP-C₂H₄Cl₂萃取体系，并用于盐湖卤水中分离锂离子。通过单因素实验考察了水相酸度、离子液体浓度、TBP浓度等因素对锂萃取率的影响。结果表明该萃取体系的最优条件为：离子液体浓度为0.3 mol/L;TBP的体积分数为60%；相比(有机相与水相的体积比)为2.5/1。在最优条件下得到Li⁺的单级萃取率为91.65%、Mg²⁺的单级萃取率为5.86%，该萃取体系对Li⁺有较好的选择性。热力学研究表明，该离子液体体系对锂离子的萃取反应是自发的放热反应。该研究为离子液体体系提取分离溶液中锂离子提供了一定的基础和参考依据。     

磺化聚醚醚酮掺杂叔铵盐类离子液体复合膜的制备及离子液体与Pt/C催化剂的相容性

采用中和法制备了两种叔铵盐类离子液体[（CH₃CH₂）₃NH⁺][HSO₄^-]（简称TEAS）及[（CH₃CH₂）₃NH⁺][H₂PO₄^-]（简称TEAP）,傅里叶红外光谱图表明制备的离子液体为TEAS及TEAP。并将制备的叔铵盐类离子液体掺杂到不同磺化度的磺化聚醚醚酮（简称SPEEK）中,通过溶液浇铸法制备了SPEEK/IL复合膜,对复合膜进行了差示扫描量热（DSC）表征,测试了复合膜中离子液体的流失率及其与Pt/C催化剂的循环伏安（CV）及氧还原（ORR）曲线。SPEEK掺杂叔铵盐类离子液体后,由于叔铵盐离子液体以化学力与SPEEK网状结构中的磺酸基结合,导致复合膜的热稳定性下降,但同时也降低了复合膜中的离子液体流失率。CV及ORR曲线表明,Pt/C催化剂与叔铵盐离子液体电化学窗口相差较小,氧还原活性降低少,两者相容性较好。此类复合膜在质子交换膜燃料电池中具有应用前景。     

离子液体体系用于盐湖卤水提取锂

3种咪唑类离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₄mim][PF₆])、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₆mim][PF₆])、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C₈mim][PF₆])被作为绿色溶剂用于盐湖卤水分离镁锂, 建立了以离子液体(ILs)、磷酸三丁酯(TBP)分别为萃取介质和萃取剂的盐湖卤水锂萃取体系, 并与使用传统有机溶剂磺化煤油和氯仿的萃取效果进行了对比。研究发现, 该离子液体体系较使用传统挥发性有机溶剂的萃取体系有更高的萃取率。锂的萃取率随离子液体中烷基碳原子数的减小而增加。详细考察了溶液pH、离子液体浓度、相比对萃取效率的影响, 获得了离子液体体系萃取的最优条件。在最佳萃取条件下, 3种离子液体体系对锂的单级萃取效率均高于80%, 分离系数最高达到100以上。机理研究表明:离子液体体系是以阳离子交换实现对锂的萃取, Li⁺与TBP形成[Li·2TBP]⁺络合物进入有机相。     

UV/Na2CO5降解水中咪唑类离子液体影响因素的研究

采用UV/Na₂CO₅技术去除水中24种咪唑类离子液体,探究了过碳酸钠(Na₂CO₅)浓度、不同初始pH、无机离子种类、腐殖酸(HA)浓度和不同真实水体等对降解的影响,并通过自由基淬灭实验推断了反应体系中起作用的自由基。实验结果表明,24种咪唑类离子液体的光降解均符合假一级动力学,但光降解速率常数与其自身结构性质未呈现明显相关性。离子液体的光降解速率随着Na₂CO₅浓度的升高而增加,当Na₂CO₅与1-辛基-3甲基咪唑溴盐(IL-5)的摩尔浓度比为10:1时,IL-5在5 min之内几乎可以100%被降解。反应体系的pH对IL-5的降解有重要影响,当pH=8时,IL-5的降解速率常数最高,为0.011 4 s^-1。Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和Cl^-对IL-5的光降解无影响,SO...     

锂电解过程中杂质元素的电化学行为

采用循环伏安法研究了锂电解过程中杂质元素的电化学行为。电解过程中杂质元素镁将优先于锂在阴极析出, 然后是金属锂的欠电位沉积形成镁锂合金, 最后才是金属锂的析出, Mg ²⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为1.44×10 ^-5 cm ²/s;微量的Ca ²⁺即发生钙锂共沉积;在含少量氯化钠的熔盐体系中, 杂质元素钠被锂还原并形成合金, 随着电解质体系中氯化钠含量的增加, 金属锂中的钠含量有较大的增加;杂质元素铁优先于锂在阴极析出, 在阴极被还原成海绵铁使阴极钝化, 引起熔盐体系锂的析出电流急剧降低, Fe ³⁺的还原电极过程受扩散控制, 扩散系数为3.14×10 ^-5 cm ²/s。     

聚苯胺修饰电极对甲醇的电催化氧化研究

应用电化学方法制备了Pt/PAn/GC电极,优化了苯胺在玻碳电极上的聚合条件,并对其进行了表征.结果表明,铂微粒在聚苯胺膜电极上具有很高的分散度,电极具有很大的比表面积,Pt/PAn/GC电极对甲醇电氧化的催化活性明显高于Pt/GC电极和Pt电极,在该电极上甲醇正向扫描和反向扫描时的氧化峰电流为58.68mA/cm2和50.00mA/cm2,为Pt/GC电极的1.6倍和1.7倍,为Pt电极的3.0倍和3.1倍,从而有效地提高了铂的催化活性,并得到在玻碳电极上聚合苯胺的最佳条件为扫描速度50mV/s,扫描上限1.2V.     

碳毡基体上电沉积Ni-Mo合金及其催化析氢性能

以碳毡为基体,采用瓦特型镀镍工艺电沉积镍,获得碳镍（C-Ni）电极,然后在离子液体体系中以C-Ni为基体电沉积Ni-Mo合金。采用扫描电镜和X射线衍射仪对合金电极的表面形貌和结构进行了表征,通过阴极极化曲线、交流阻抗等电化学测试研究了其析氢催化性能。实验结果表明,制得的Ni-Mo合金中Mo的质量百分含量约为5.12%,平均晶粒尺寸约为2.2 nm,为纳米晶结构;极化曲线测试表明,当电流密度为0.1 A·cm^-2时,Ni-Mo/C-Ni合金电极催化析氢电位较C-Ni电极正移108 mV,较碳毡正移557 mV,较水溶液中沉积的紫铜基Ni-Mo合金电极正移约50 mV;连续电解和断电流实验结果表明Ni-Mo/C-Ni合金电极具有良好的电化学稳定性,实用前景广阔。     

固体聚合物电解水制氢性能衰减分析

以阳极催化剂（IrO₂）、阴极催化剂（Pt/C）含量、阴极Nafion质量分数和阳极Nafion质量分数为考察的因素,进行了四因素三水平的正交试验,以电解槽电解电压在2V时的电流密度为衡量标准,确定了配置催化剂浆料的最优配比为：阳极催化剂IrO₂担载量2.0mg/cm²,阴极催化剂Pt担载量1.0mg/cm²,阳极催化剂浆料中Nafion质量分数20%,阴极催化剂浆料中Nafion质量分数25%。使用最优配比配制催化剂后制备膜电极,对该膜电极进行极化曲线测试、产氢量计算及稳定性测试,发现运行80h后,膜电极的电解性能下降,在0.6A/cm²时,电解电压从1.78V升高到2.06V。使用交流阻抗分析稳定性测试前后的各部分电阻变化,发现各部分电阻均有增加。扫描电镜发现测试后阴极催化层与膜发生明显剥离。对稳定性测试期间的循环水进行电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测试,发现长时间运行后,水中Ir和Pt的含量增加。     

PEMFC用Pt纳米线阴极催化剂的制备及在电堆中的应用

采用无模板法制备了用于质子交换膜燃料电池（PEMFC）的碳载铂纳米线（Pt NWs/C）阴极催化剂,使用透射电镜（TEM）和X射线衍射图谱技术（XRD）对催化剂的微观结构和形貌进行了表征。研究结果表明,制备的铂催化剂具有纳米线的结构,平均截面直径为（4.0±0.2）nm,线长为15～25 nm。利用循环伏安（CV）法和线性伏安扫描法（LSV）表征催化剂的电化学活性和氧还原反应（ORR）特性,结果表明制备的Pt NWs/C催化剂电化学特性良好。利用Pt NWs/C和Pt/C作为阴极催化剂制备膜电极（MEA）,并进行测试,最大功率密度分别为705.6 mW·cm^-2和674.4 mW·cm^-2。然后以Pt NWs/C和Pt/C为阴极催化剂组装了18片和20片的电堆,并进行性能测试,电堆的最大功率密度分别为409.2 mW·cm^-2和702.7 mW·cm^-2,单电池电压差异系数（C_v）分别为16.1%和4.36%,这表明Pt NWs/C作为阴极催化剂在放大后的膜电极组件（MEA）里表现出较好的催化活性,但与商业催化剂相比其性能与均一性还有待提高。该研究可为Pt NWs/C催化剂放大制备提供依据,同时可为后续的基于Pt NWs/C的电堆的耐久性测试和车载应用奠定基础。     

Sb-Pb-Pt/GC电极上草酸还原过程的循环伏安和原位红外反射光谱研究

通过电化学方法和原位FTIR反射光谱等技术 ,对自行研制的碳载Sb Pb Pt纳米材料电极 ,在有机电合成中的性能进行了研究。结果表明 :该电极对草酸的加氢还原表现出很高的电催化活性 ,草酸的还原电位为 - 0 40V ,与铅阴极相比 ,正移约 6 0 0mV ;电化学原位FTIR反射光谱研究结果指出 ,草酸的还原产物主要为乙醛酸。     

Ni、Cu共浸渍的LSCM-GDC复合阴极性能研究

固体氧化物电解池可以清洁、高效地将电能和热能转化为化学能,在新能源领域具有广阔的应用前景。La_0.75Sr_0.25Cr_0.5Mn_0.5O_3-δ(LSCM)具有较好的高温稳定性,但离子电导率相对较低,在电解过程中电催化性能不足。本文将LSCM与具有较高离子导电性的Ce_0.8Gd_0.2O_2-δ(GDC)复配构造复合电极,并以共负载的形式在复合电极中浸渍纳米Ni、Cu金属催化剂提高电极的水蒸气吸附和转化能力,Ni、Cu共负载能够同时保留单一Ni或Cu负载对电极电解机制的改善。结果表明,Ni、Cu共负载相比于单一Ni或Cu负载电极在还原性气氛下具有更高的电化学性能,在还原性气氛和800℃工作温度下,镍铜质量比2∶8的负载电极在-0.1 V过电位下的电流密度可达到2.36 A·cm^-2,极化阻抗为0.92Ω·cm²。     

M-N-C阴极催化剂的制备及其在微生物燃料电池中的应用

以聚苯胺和硝酸盐为前驱体,采用热处理法制备了M-N-C（M=Fe,Co）材料,并将其作为厌氧流化床微生物燃料电池（AFBMFC）阴极催化剂。通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行晶型结构和表面形貌的表征。采用循环伏安法（CV）对催化剂的电化学性能进行考察,并应用于AFBMFC,考察了其对电池产电性能的影响。结果表明,使用Fe-N-C催化剂的微生物燃料电池稳定运行时,开路电压达到636.0 mV,功率密度达到166.82 mW·m^-2,比使用Pt/C催化剂的微生物燃料电池的功率密度提高10%。表明Fe-N-C催化剂用做微生物燃料电池阴极催化剂具有潜在的应用前景。