电分析化学中离子液体的运用分析

前 言 离子液体在完全投入使用前,便有较多国外学者做出较多如室温熔盐、E3N(NO3)以及亲水性离子液体的研究,直至功能化离子液体产生后,各领域中离子液体的应用才较为频繁,包括电化学领域、分离体系、催化领域以及有机合成等方面。以其中电化学领域为典型,离子液
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  摘要

前 言

  
  离子液体在完全投入使用前,便有较多国外学者做出较多如室温熔盐、E3N(NO3)以及亲水性离子液体的研究,直至功能化离子液体产生后,各领域中离子液体的应用才较为频繁,包括电化学领域、分离体系、催化领域以及有机合成等方面。以其中电化学领域为典型,离子液体对于 6V 电位窗口、导电性结构等各方面都较为适用。因此,本文对电分析化学中离子液体的应用研究具有十分重要的意义。
  
  1 离子液体的具体解读
  
  关于离子液体,可将其理解为室温环境下,以小阴离子、大有机阳离子等构成的液态有机熔盐。其中阴阳离子在大多离子化合物中,若在离子半径、电荷数量以及大小等相关联,便会形成一定的作用力,可将其称之为库仑力。通常库仑力将在离子半径增大的情况下会不断减少,或在离子体积增大的情况下,整个阴阳离子结构会极为松散,对库仑力产生一定影响,在作用力不断降低的条件下,熔点会逐渐与室温接近。以(Et NH2)+HNO3为例,研究发现其主要以 12℃为融合点,并将乙胺、浓硝酸等共同融合以此发生一定的反应。需注意该合成形式若处于不稳定空气环境下,容易出爆炸问题。因此,离子液体在实际应用中应做好其基本性质分析[1].从离子液体性质看,在研究中主要以其密度、有效熔点以及溶解性等为主。其中在密度方面,大多研究内容中,不同学者给予不同的理论结果,如离子液体发展要素对自身密度带来影响,或离子液体密度受阴阳离子影响等。但实际来看,离子液体的密度变化往往受有效阳离子影响。而在有效熔点方面,通常离子液体中阳离子不同,其对熔点范围的影响也存在一定差异,以无极氯化物为例,其在构成上包括 K 成分与 Na 成分,熔点会随这些成分的变化为表现出增高或下降趋势[2].
  
  2 离子液体应用下的电催化与电化学影响研究
  
  相比一般有机溶剂,离子液体更具电化学窗口宽、粘度大以及蒸汽压低等特征,所以电化学领域中,对金属化合物、生物分子以及有机小分子研究极为必要。以其中生物大分子为例,其是当前离子液体用于电化学行为中的研究重点。有学者在研究过程中以 HRP 为例,其本身稳定性较强且生物活性较为明显,所以在 Hb、Mb 以及 HRP 等电催化、电化学等都可得以实现。再如 SWNTs 的研究,可发现活性剂中包含的Hb、Mb 以及 HRP 等都将起到一定的电催化影响。若分别选取[BMIM][PF6]、[N6,2,2][N(Tf)2]等不同离子液体,仍可判断出这些离子液体所产生的电化学影响,现行在点分析化学领域中的 MECNTS的应用较为常见,HRP 在电催化、电化学等方面效果极为明显[3].
  
  在有机小分子方面,其相比水等介质,在电化学行为上优越性也较为明显,如[EMIM][TFSI]中,碳电极内 4-硝基苯重氮盐在会发生一定的电化学反应,通常硝基苯基团在分布上主要以单分子层的为主,加上有阳离子存在于离子液体中,这样其中 NO2-苯基团在反应过程中会形成 NHOH-苯基团。此外,以[BMIM][PF6]为例,在研究过程中往往选择电化学聚合吡咯,使 GCE 电极得以制备,在此基础上可判断多巴胺在的抗坏血酸作用下会出现电化学响应。该种类型离子液体相比水溶液,离子液体内以多巴胺为主进行修饰电极进行制备,这样氧化电流在电极中的存在极为明显。另外,可选择[BMIM][BF4]为例,可在 Pt 电极作用下,判断碘化物氧化的反应情况,可得到[BMIM][BF4]内碘化物以 2.0×10-7c㎡/s 为扩散系数,其与一般溶剂内碘化物扩散系数值相比要低出许多。若从的离子液体密度情况看,一般其在室温环境下往往维持在 1.2-2.0g/c ㎡密度,或在高温环境下可控制在 1.4-5.0g/c ㎡密度之间。以二烷基咪唑类离子液体为例,在密度测试中可利用 p=a+b×(T-60)进行表示,其中a、b 与 T 分别表示为系数、密度系数以及温度。在实际测定中首先选择[MMIM][TF2N],其 a 与 b 分别为 1822.29 与-1.06,测试中拟合值为 0.999,再以[EMIM][TF2N]为例,a与 b 分别 1743.68 与-0.94,测试中拟合值为 0.998.可判断离子液体密度受温度影响较为明显。综合来看,以电解质的形式存在,离子液体本身在导电能力方面具有较为明显的优势,在电分析化学中的应用可发挥较好的效果。除此之外,电化学行为分析中往往也从金属化合物方面着手,可判断当基团在离子液体中表现不同时,其可能使电极反应受到的影响也极为不同[4].
  
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