室溫離子液體[BMIM]BF-,4-中馬來酸和馬來酸酐的電化學(xué)還原及原位紅外光譜研究.pdf

1、室溫離子液體是指在室溫或接近室溫溫度下由陰陽離子組成的液態(tài)物質(zhì)，具有不揮發(fā)、不易燃、電化學(xué)窗口寬、電導(dǎo)率高、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來，室溫離子液體因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，作為綠色溶劑或電解液在基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用等方面都引起了極大的關(guān)注。迄今為止將離子液體應(yīng)用于有機(jī)電合成方面的研究尚處于起步階段。本論文自行合成1—丁基—3—甲基咪唑四氟硼酸鹽([BMIM]BF4)室溫離子液體，以此為電解液，研究了馬來酸及馬來酸酐的電還原過程。主要內(nèi)容和

2、結(jié)果如下： 1．采用兩步合成法成功制備了離子液體[BMIM]BF4，并用微波輻射的新方法制備了[BMIM]Cl，同時(shí)運(yùn)用FTIR、NMR和循環(huán)伏安法對(duì)[BMIM]BF4的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。發(fā)現(xiàn)[BMIM]BF4具有寬闊、穩(wěn)定的電化學(xué)窗口(-2.0～2.0V)，在電化學(xué)研究中具有一定的優(yōu)勢(shì)。 2．運(yùn)用電化學(xué)循環(huán)伏安法研究了離子液體中馬來酸在不同電極上的電化學(xué)還原過程，測(cè)定了馬來酸的擴(kuò)散系數(shù)D，進(jìn)而求得標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)速率常數(shù) K

3、s。研究結(jié)果指出馬來酸在GC電極上還原是受擴(kuò)散控制的不可逆過程，測(cè)得擴(kuò)散系數(shù)D=8.96×10—8Scm2/s，標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)速率常數(shù)Ks=2.10×10—4 cm/s；在pt電極上的還原則為受擴(kuò)散控制的準(zhǔn)可逆過程，測(cè)得D=1.00×10—7 cm2/s，Ks=1.75×10—4 cm/s。 3．運(yùn)用電化學(xué)原位紅外光譜從分子水平研究了離子液體中馬來酸電化學(xué)還原的機(jī)理。結(jié)果指出，離子液體中馬來酸的一個(gè)羧基首先發(fā)生還原，獲得一個(gè)電子生成陰

4、離子自由基，隨后可能發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：(1) 陰離子自由基再獲得一個(gè)電子，生成二價(jià)陰離子；(2) 陰離子自由基再獲得一個(gè)電子，在2個(gè)H+作用下生成醛類物質(zhì)和水。 4．運(yùn)用電化學(xué)循環(huán)伏安法和電化學(xué)原位紅外光譜技術(shù)研究了離子液體中馬來酸酐的電化學(xué)還原過程。研究結(jié)果指出，在離子液體中馬來酸酐電化學(xué)還原為受擴(kuò)散控制的不可逆反應(yīng)，生成CO2和丙烯酸。 本文的研究結(jié)果充分顯示室溫離子液體在有機(jī)分子電還原過程中的獨(dú)特作用，對(duì)于電化學(xué)基礎(chǔ)研