室溫離子液體[BMIM]BF-,4-中馬來酸和馬來酸酐的電化學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，具有不揮發(fā)、不易燃、電化學窗口寬、電導率高、可循環(huán)使用等優(yōu)點。近幾年來，室溫離子液體因其獨特的物理化學性質，作為綠色溶劑或電解液在基礎研究和工業(yè)應用等方面都引起了極大的關注。迄今為止將離子液體應用于有機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。主要內容和

2、結果如下： 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，同時運用FTIR、NMR和循環(huán)伏安法對[BMIM]BF4的結構和性能進行表征。發(fā)現[BMIM]BF4具有寬闊、穩(wěn)定的電化學窗口(-2.0～2.0V)，在電化學研究中具有一定的優(yōu)勢。 2．運用電化學循環(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還原過程，測定了馬來酸的擴散系數D，進而求得標準反應速率常數 K

3、s。研究結果指出馬來酸在GC電極上還原是受擴散控制的不可逆過程，測得擴散系數D=8.96×10—8Scm2/s，標準反應速率常數Ks=2.10×10—4 cm/s；在pt電極上的還原則為受擴散控制的準可逆過程，測得D=1.00×10—7 cm2/s，Ks=1.75×10—4 cm/s。 3．運用電化學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還原的機理。結果指出，離子液體中馬來酸的一個羧基首先發(fā)生還原，獲得一個電子生成陰

4、離子自由基，隨后可能發(fā)生兩個反應：(1) 陰離子自由基再獲得一個電子，生成二價陰離子；(2) 陰離子自由基再獲得一個電子，在2個H+作用下生成醛類物質和水。 4．運用電化學循環(huán)伏安法和電化學原位紅外光譜技術研究了離子液體中馬來酸酐的電化學還原過程。研究結果指出，在離子液體中馬來酸酐電化學還原為受擴散控制的不可逆反應，生成CO2和丙烯酸。 本文的研究結果充分顯示室溫離子液體在有機分子電還原過程中的獨特作用，對于電化學基礎研