应用扫描电化学显微镜研究水/1,2-二氯乙烷界面上离子诱导的电子转移反应

应用扫描电化学显微镜和微电极技术研究了水/1,2二氯乙烷界面上的反向电子转移反应.分别以K₄Fe(CN)₆和7,7,8,8四氰代二甲基苯醌(TCNQ)作为水相和有机相的电活性物质,通过选择合理的共同离子(TPAs⁺与TBA⁺)来控制界面电位差,实现了这一在热力学上通常不可能实现的反向电子转移反应.利用扫描电化学显微镜给出的正负反馈信息,研究了界面电位差驱动的液/液界面上的电子转移反应,并进一步得到了在不同的共同离子浓度比时,此异相界面反应速率常数k_f为1.3×10^-31.8×10^-2cm/s(共同离子为TBA⁺)和2.5×10^-32.8×10^-2cm/s(共同离子为TPAs⁺).验证了此反应速率常数k_f是由界面电位差所决定的.在此实验条件下,此反应速率常数kf与界面电位差的关系遵守Butler-Volmer公式.     

应用扫描电化学显微镜研究电子在室温离子液体与1,2-二氯乙烷混合溶液/水相界面上的转移反应

应用扫描电化学显微镜研究了室温离子液体(Omim·Tf2N)与1,2-二氯乙烷(DCE)混合溶液/水界面上的电子转移反应. 在保持共同离子(Tf2N-)的浓度比恒定及异相电子转移反应由界面电势差所决定的条件下, 研究了离子液体和DCE混合溶液中二茂铁(Fc)与水相中亚铁氰化钾[K4Fe(CN)6]之间异相电子转移反应. 探讨了混合溶液中离子液体的体积分数(xRTIL)的变化对混合溶液/水界面上电子转移反应的影响. 结果表明, 随着xRTIL的减小(从1减小到0.1), Fc在混合溶液中的扩散系数单调递增(从2.730×10-7 cm2·s-1增加到9.131×10-6 cm2·s-1); 而异相电子转移反应速率常数(k)则先逐渐减小(从8.0 mol-1·cm·s-1减小到0.32 mol-1·cm·s-1), 之后又略有增大(从0.32 mol-1·cm·s-1增大到0.48 mol-1·cm·s-1). 对这种现象可能的原因进行了较详细探讨.     

质子化非那吡啶在功能化复合介孔膜修饰的液/液界面上的转移反应

采用循环伏安法和差分脉冲伏安法考察了临床药物盐酸非那吡啶在功能化复合介孔膜修饰的水/1,6-二氯己烷(W/DCH)界面上的转移行为. 研究结果表明, 盐酸非那吡啶中的非那吡啶(PAP) 可在酸性条件下发生质子化形成非那吡啶阳离子(HPAP⁺)并在该界面上发生转移. 根据循环伏安曲线峰电流与扫描速率的关系以及Randles-Sev$\check{c}$ik 方程, 计算得到HPAP⁺在复合介孔膜内水相中的扩散系数为5.14×10^-8 cm²/s. 研究发现, 相对于空白膜修饰的W/DCH界面, 该复合介孔膜修饰的W/DCH界面可增强非那吡啶阳离子转移时的电流响应, 并提升非那吡啶阳离子的检测性能. 另外, 利用液/液界面电化学方法绘制了非那吡啶在功能化复合介孔膜修饰的W/DCH界面上的离子分布图, 从而得到非那吡啶在该界面上不同条件下的分布情况及其分配系数和吉布斯转移自由能.     

三相电极法研究液/液界面离子转移的进展

三相电极法作为研究液/液界面离子转移的一种新方法,具有简单、快速、经济的特点。文章回顾了液/液界面离子转移的发展历史,介绍了三相电极法的实验原理,并对其在电化学中的研究进展和应用进行了评述,引用文献48篇。     

阴离子交换膜的离子电导率和稳定性影响因素及其研究进展

从阴离子交换膜直接甲醇燃料电池(AEM-DMFC)的工作原理以及AEM的分子结构与AEM多级导电机理角度出发,阐述了影响AEM离子电导率和稳定性主要因素。综述了近年来通过设计AEM主链和侧链分子结构调控AEM性能,以及设计多相复合AEM体系来获得兼具优异电导率和稳定性的AEM的研究进展。     

线性电流扫描过程中的液/液界面离子转移动力学

本文从理论上推导了在线性电流扫描过程中,离子在液/液界面转移的电位-电流方程。提出了利用线性电流扫描方法获取离子转移动力学参数的方法。并对液/液界面电化学中常用的基本电解质离子(TPAs~+)在水/硝基苯界面的转移进行了实际研究。     

二环己基-18冠-6加速锶离子在微米管支撑的水/1,2-二氯乙烷界面上的转移反应

采用玻璃微米管支撑的液/液界面通过循环伏安法(CV)研究了二环己基-18冠6(DCH18C6)加速Sr2+在水/1,2-二氯乙烷(W/DCE)界面上的转移反应,考察了DCH18C6加速Sr2+在W/DCE界面转移的影响因素,如DCH18C6和Sr2+浓度等,并求算其络合物的稳定常数。实验结果表明,Sr2+与DCH18C6发生的是一个1:1的扩散控制的界面络合转移过程,其络合常数β为5.31×1023。本研究可为理解溶剂萃取Sr2+行为提供基础理论数据。     

界面上的质子耦合电子转移反应

质子耦合电子转移(Proton-Coupled Electron Transfer,PCET)反应是生物和化学的重要过程,它与光合作用、呼吸过程、能量转化和存储,以及制备清洁能源材料等过程紧密相关。界面上的质子耦合电子转移反应是近年来的研究热点之一,本文对该领域进行了简要综述,主要介绍了发生在液/液界面和固/液界面上的质子耦合电子转移反应的研究进展。     

界面分级离子/配位子交换-静电交换的复合模型——离子强度对海水中微量金属-固体粒子相互作用的影响

在实验上首次发现,粘土矿物为固体粒子的体系的E％-pH曲线之离子强度效应是“先右后左摆动现象”;而水合氧化物为固体粒子的体系则是“向左单向移动现象”。对应的等温线之离子强度效应则是“先下后上摆动”和“单向上移”现象,两类四现象一致。为解释上述诸现象,提出液-固界面分级离子/配位子交换-静电交换的复合模型作统一解释和定量处理。由粘土矿物和水合氧化物两类物质的结构可知,前者可发生两类交换作用,彼此消长时曲线位置产生双向摆动;后者只有界面分级离子/配位子交换,故曲线位置单向移动。模型计算结果与实验吻合。     

液/液界面上阴离子识别的电化学行为

最近,北京大学邵元华课题组、杨荣华课题组与美国University of Texas,Austin的Jonathan Sessler教授等合作,采用玻璃微米管与电化学技术,探讨了水／1,2-二氯乙烷（W／DCE）界面上杯吡咯及其衍生物加速阴离子转移过程的热力学与动力学行为,该工作对于研究阴离子界面识别机理、发展阴离子传感器和探讨药物释放具有一定的学术价值（J.Am．Chem．Soc．,2008,130：14364-14365）。     

端烯基液晶冠醚推动钠离子在微液/液界面的转移

用循环伏安法研究新型载体端烯基液晶冠醚推动钠离子的转移,结果表明,钠离子的转移由扩散控制.探讨了影响钠离子转移的因素,如端烯基液晶冠醚和钠离子的浓度等.求算出端烯基液晶冠醚在1,2-二氯乙烷中的扩散系数为(2.61±0.12)×10^-6cm²/s,端烯基液晶冠醚和钠离子在1,2-二氯乙烷中所形成的配合物稳定常数lgβ_o=5.7.     

Stable Anion Exchange Membrane Bearing Quinuclidinium for High-performance Water Electrolysis

Anion exchange membranes (AEMs) are core components in anion exchange membrane water electrolyzers (AEM-WEs). However, the stability of functional quaternary ammonium cations, especially under high temperatures and harsh alkaline conditions, seriously affects their performance and durability. Herein, we synthesized a 1-methyl-3,3-diphenylquinuclidinium molecular building unit. Density functional theory (DFT) calculations and accelerated aging analysis indicated that the quinine ring structure was exceedingly stable, and the S_N2 degradation mechanism dominated. Through acid-catalyzed Friedel–Crafts polymerization, a series of branched poly(aryl-quinuclidinium) (PAQ-x) AEMs with controllable molecular weight and adjustable ion exchange capacity (IEC) were prepared. The stable quinine structure in PAQ-x was verified and retained in the ex situ alkaline stability. Furthermore, the branched polymer structure reduces the swelling rate and water uptake to achieve a tradeoff between dimensional stability and ionic conductivity, significantly improving the membrane's overall performance. Importantly, PAQ-5 was used in non-noble metal-based AEM-WE, achieving a high current density of 8 A cm⁻² at 2 V and excellent stability over 2446 h in a gradient constant current test. Based on the excellent alkaline stability of this diaryl-quinuclidinium group, it can be further considered as a multifunctional building unit to create multi-topological polymers for energy conversion devices used in alkaline environments.     

应用扫描电化学显微镜研究极化液/液界面上的电子转移反应

将含有氧化还原电对的水溶液滴涂在铂盘电极表面, 然后将该电极插入到1,2-二氯乙烷溶液中, 形成稳定的油/水界面. 液滴中的K3Fe(CN)6和K4Fe(CN)6氧化还原电对既可以作为水相中的参比电对参与控制液/液界面上的电势差, 同时又可以作为水相的电子授受体参与界面上的电子转移反应. 结合扫描电化学显微镜电化学系统的特点, 利用其双恒电位仪分别控制界面电势差和现场扫描的优点, 通过扫描电化学显微镜的渐进曲线得到了不同界面电势差控制的电子转移反应速率常数. 实验结果表明, 应用此方法获得的液/液界面可以被外加电位极化, 在一定的电势差范围内, 反应速率常数与界面电势差的关系遵守Butler-Volmer公式.     

双环己基18冠6对水／硝基苯界面离子的促进传输

Li~-和H~-因较强的亲水性,较难穿越液/液界面进行传输。本文报道了冠醚双环已基18冠6对Li~+,Na~+,Rb~-和H~-在水/硝基苯界面的促进传输行为,求得了相应促进传输过程的一系列参数,并对被传输离子在传输过程中的形态变化进行了初步的探讨。     

Impact of an ionic surfactant on the ion transfer behaviors at meso-liquid/liquid interface arrays

The influence of ionic surfactants,cetyltrimethylammonium bromide(CTAB),self-assembled within silica-nanochannels of a hybrid mesoporous silica membrane(HMSM) on simple ion transfer(IT)behaviors at the meso-water/1,2-dichloroethane(W/DCE) interface arrays supported by such a HMSM was investigated by voltammetry for the first time.Significantly,it is found that the CTAB in HMSM can dramatically enhance the peak-current responses corresponding to ITs of some anions and even lower their Gibbs transfer energies from W to DCE,which could be ascribed to an anion-exchange process between anions and the bromide of CTAB associated with partial ion-dehydration induced by the CTAB.This work will provide a new strategy to study anion transfer processes and improve the electroanalytical performance for anion detection at the liquid/liquid interface.     

应用玻璃微米/纳米管和循环伏安法研究邻菲咯啉加速质子在水/1,2-二氯乙烷界面的转移过程

利用循环伏安法研究了玻璃微米/纳米管支持的水/1,2-二氯乙烷(DCE)界面上邻菲咯啉加速质子的转移过程.将装有水溶液的微米/纳米管插入到DCE溶液中,可以形成微米/纳米级-液/液界面,在选定的实验条件下,其作用类似于微米/纳米电极.用微米管考察了此加速转移过程的半波电位与pH值(1.1～7.5)的关系,利用Matsuda等提出的理论公式计算了邻菲咯啉与质子在有机相和水相中的络合常数比.并用纳米管计算得到邻菲咯啉加速质子在水/DCE界面转移过程中的标准速率常数(k₀)和转移系数(α)分别为(0.183±0.054)cm/s和0.70±0.0.     

Interfacial behavior of sulforhodamine 101 at the polarized water/1,2-dichloroethane interface studied by spectroelectrochemical techniques

The transfer mechanism of an amphoteric rhodamine, sulforhodamine 101 (SR101), across the polarized water/1,2-dichloroethane (DCE) interface was investigated using cyclic voltammetry, differential voltfluorometry and potential-modulated fluorescence (PMF) spectroscopy. The voltammetric response for the ion transfer of SR101 monoanion from water to DCE was observed as the diffusion-controlled transfer process. An unusual voltammetric response was found at 0.15 V more negative than the formal transfer potential of SR101⁻ in the cyclic voltammogram and voltfluorogram. The frequency dependence of the PMF responses confirmed the presence of the adsorption processes at negative potentials. In addition, a further transient adsorption step was uncovered at The interfacial mechanism of SR101 is discussed by comparing the results obtained from each technique.     

同时测定水中阴、阳离子的单柱阴离子排斥-阳离子交换色谱法

采用单柱离子色谱系统和电导检测的方法,以丙二酸为淋洗液,同时有效地分离、检测了溶液中SO42-、Cl -、NO3-、F -、Na 、NH4 、K 、Mg2 、Ca2 9种离子。研究了丙二酸浓度和流速对各离子保留时间及电导检测行为的影响。该法用于目前市售饮用水中的阴阳离子分析 ,得到满意的结果