三相电极法及其在液/液界面铬(Ⅵ)离子转移研究中的应用

将含有氧化还原探针的硝基苯溶液滴到边平面热解石墨(EPPG)电极上,然后将该电极插入到电解质水溶液中,从而使硝基苯、石墨表面以及水溶液形成一个三相接界线,即形成了EPPG三相电极。利用循环伏安法对EPPG三相电极法的原理进行了研究,得到了比文献报道更理想的液/液界面离子转移热力学数据。本研究还观察到铬(Ⅵ)离子在水相/硝基苯相界面上的转移反应,并测定了铬(Ⅵ)的离子转移热力学数据;同时还分别利用方波伏安法和傅里叶变换-方波伏安法结合"准可逆最大"现象对铬(Ⅵ)在水相/硝基苯相界面上的离子转移动力学进行了比较研究。     

薄层循环伏安法研究硝基苯/水界面上离子诱导的电子转移反应

应用薄层循环伏安法研究了硝基苯/水两相界面间,且有共同离子四丁基铵TBA+存在于两相中,在有机相中的四氰化二甲基苯醌(TCNQ)与水相中的K4Fe(CN)6之间发生的反向电子转移反应。在直径为0.64cm的裂解石墨电极上用2μL硝基苯溶液使之自然扩散在电极表面形成薄层的有机相,并以此作为工作电极。对电极为铂丝(0.5mm),参比电极为Ag/AgCl电极,均置于总体积为2mL的水相中。由于共同离子TBA+的诱导,在硝基苯/水界面间,在已氧化的TCNQ+阳离子(在有机相中)与[Fe(CN)6]4-阴离子(在水相中)之间发生了反向电子转移反应。试验证明:在一定条件下,通过改变两相中共同离子的浓度,可使一些不能发生的两相界面的电子转移反应得以发生;这类电子转移反应系受界面电位差所控制。此外,还测得了在恒定的共同离子浓度比值的条件下,此两相界面电子转移反应的表观速率常数(k)为0.135cm.s-1.mol-1。     

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.     

双通道微米管支撑的微-液/液界面上电荷转移反应的研究

将有机相和水相分别灌入双通道玻璃微米管θ管中的一个管中,利用θ管表面的亲水特征,在灌有有机相的微米管口附近形成微-液/液界面.利用循环伏安法研究了电荷在这种微-液/液界面上的转移反应,包括简单离子(四甲基铵离子TMA⁺)转移、加速离子转移(DB18C6加速K⁺离子)和电子转移(二茂铁/铁氰化钾+亚铁氰化钾体系)反应过程.结果表明,这种双通道微米管所得到的微-液/液界面具有不对称扩散场的特性.此装置是目前最简单的可用于研究液/液界面上的电荷转移反应的装置之一,即所谓的可进行"无溶液"液/液界面电化学及电分析化学研究的装置.     

硝基苯在离子液体EMimBF4中的选择性电还原

采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体EMimBF4中硝基苯在微铂电极上的选择性电还原特性. 研究结果表明, 硝基苯在铂电极上的电还原反应为双分子八电子三步骤电化学过程: 第一步反应为准可逆单电子转移步骤, 产生阴离子自由基; 第二步为二电子转移步骤, 并伴有随后的双分子不可逆自由基偶合反应和快速质子化及脱水反应, 主要产物为氧化偶氮苯; 第三步是二电子转移产生偶氮苯的过程. 通过控制电位, 可以选择性地合成氧化偶氮苯和偶氮苯; 在EMimBF4中, 硝基苯和水的浓度变化对电化学行为产生较大影响.     

硝基苯在离子液体BMimBF4-H2O中的电还原

采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体BMimBF4-H2O 中硝基苯在微铂电极上的电还原特性. 实验表明, 在BMimBF4中, 随着硝基苯和水的浓度变化, 循环伏安曲线的峰电位和峰电流呈现复杂的变化规律; 硝基苯在铂电极上的电还原反应为双分子8 电子3 步骤电化学过程, 第一步反应为准可逆单分子单电子转移步骤, 产生阴离子自由基, 第二步为2 电子转移步骤, 并伴有随后的双分子不可逆自由基偶合化学反应, 主要产物为氧化偶氮苯, 第三步是2 电子转移产生偶氮苯的过程.     

液/液界面电化学及其进展

液/液界面电化学及电分析化学与研究萃取和化学传感机理、相转移催化、药物释放、模拟生物膜等密切相关,近年来备受到关注. 文中结合作者课题组工作,介绍、综述该领域近十几年、尤其在液/液界面微观结构、电荷（离子与电子）转移反应及界面功能化的新进展.     

液/液界面的电化学阻抗谱测量 Ⅱ: 液/液界面上离子传递的研究

本文成功地运用四电极系统阻抗谱技术来研究液/液界面上的离子传递.提出了从表观阻抗曲线获取真实界面阻抗曲线的方法.并用此方法对四甲铵离子在水/硝基苯界面上的传递进行了实际的动力学研究,证实了四甲铵离子在水/硝基苯界面上的传递是可逆离子传递     

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.     

通过扫描离子电导显微镜探测水/硝基苯界面的结构

北京大学邵元华教授课题组最近报道了一种探测液/液界面(两互不相溶溶液界面)微观结构的新方法(Chem.Sci.,2011,2:1523~1529)。该方法利用扫描离子电导显微镜(SICM)与内半径小于5 nm的超微玻璃管探针相结合,获得了水/硝基苯(W/NB)界面的离子分布以及界面厚度等信息。该研究基本原理如图1所示,SICM的两根电极分别置于纳米管探针以及顶部有机相     

液/液界面的电化学阻抗谱测量 Ⅱ: 液/液界面上离子传递的研究

本文成功地运用四电极系统阻抗谱技术来研究液/液界面上的离子传递。提出了从表观阻抗曲线获取真实界面阻抗曲线的方法。并用此方法对四甲铵离子在水/硝基苯界面上的传递进行了实际的动力学研究, 证实了四甲铵离子在水/硝基苯界面上的传递是可逆离子传递。     

薄层法研究十二烷基苯磺酸钠对硝基苯/水界面电子转移的影响

用薄层法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对硝基苯/水界面电子转移的影响. 实验结果表明, 随着水相中十二烷基苯磺酸钠浓度的增加, 有机相中十甲基二茂铁(DMFc)和水相中Fe(CN)₆^3-发生的界面双分子反应的阴极平台电流呈现递减趋势, 但是界面双分子反应速率常数却呈递增趋势. 这是由于阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠在硝基苯/水界面形成了修饰层, 影响了界面双电层结构. SDBS在液/液界面的吸附为Langmuir吸附.     

铬天青S的液/液界面离子转移过程

本文研究了酸性染料显色剂铬天青S的液/液界面离子转移行为, 用循环伏安法和电流扫描计时电位法研究了铬天青S在水/硝基苯和水/1,2-二氯乙烷两种界面上的离子转移过程, 根据铬在青S在溶液中的离解平衡和电化学性质, 讨论了界面离子转移机理,研究了基础电解质和溶剂对铬天青S转移性能的影响, 在Britton-Robinson缓冲溶液中测得半波电位PH曲线与理论公式相一致, 由本法所得离解常数与文献值接近, 计算了转移离子的标准转移电位和标准吉布斯转移能。     

膜修饰液/液界面上亚叶酸离子的转移

采用复合介孔膜修饰水/1,6-二氯己烷(W/DCH)界面得到阵列介观W/DCH界面,利用循环伏安法、差分脉冲伏安法以及计时电量法考察了亚叶酸离子在该阵列介观W/DCH界面上的转移过程.结果表明,亚叶酸离子在膜修饰W/DCH界面上转移的电化学响应与复合介孔膜内表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵密切相关.循环伏安结果表明,亚叶酸离子由膜内水相向油相转移的峰电流与扫描速率的平方根呈线性关系,根据Randles-Sevik方程,计算得到亚叶酸离子在复合介孔膜内水相中的扩散系数为2.036×10~(-8)cm~2/s.利用计时电量法测得亚叶酸离子在该界面上转移反应的标准速率常数为2.72×10~(-3)cm/s.     

常压微等离子体阳极与离子溶液界面的电荷转移反应

常压微等离子体电极是一种有望取代常用贵金属电极用于电化学反应的气体电极. 然而目前关于微等离子体阳极与离子溶液界面反应的研究及其用于金属电沉积的报道还较少. 本文使用常压微等离子体作为阳极, 通过紫外-可见吸收光谱监测阳极电解液中亚铁氰化钾被氧化生成的铁氰化钾的含量, 发现铁氰化钾的含量随放电时间的延长而增加, 并且其增加的速率与放电电流成比例. 在放电结束后, 随着放置时间的延长铁氰化钾的含量继续升高, 其升高的速率与放电时间的长短有关. 放电结束后铁氰化钾含量的增加速率远小于放电时的增加速率. 实验结果表明微等离子体电极可以作为气体阳极在等离子体和液体界面进行电荷传输, 并引发电化学反应, 同时在放电的过程中产生了氧化活性物质. 在饱和硫酸铜溶液中, 使用微等离子体阳极可以在不锈钢阴极上进行铜的电沉积, 电流效率达到90%.     

Triton X-100推动碱金属离子在液/液界面上转移的机制和伏安行为

本文用四电极循环伏安法研究了非离子型表面活性剂Triton X-100推动碱金属离子K^+, Na^+等在水/硝基苯, 水/1,2-二氯乙烷界面上的转移过程, 根据实验结果提出Triton X-100推动金属离子转移的一种机制, 推导了转移半波电位方程式, 并用实验进行了验证。     

Triton X-100推动碱金属离子在液/液界面上转移的机制和伏安行为

本文用四电极循环伏安法研究了非离子型表面活性剂Triton X-100推动碱金属离子K~+,Na~+等在水/硝基苯,水/1,2-二氯乙烷界面上的转移过程,根据实验结果提出Triton X-100推动金属离子转移的一种机制,推导了转移半波电位方程式,并用实验进行了验证。     

电喷雾串联质谱中苯乙酰苯胺衍生物去质子化离子裂解产生阴离子自由基的机理研究

电喷雾串联质谱中偶电子负离子裂解产生阴离子自由基是一种违反偶电子规则的异常碎裂反应, 但是这种碎裂反应也常常被观察到, 其机理传统上一直被认为是共价键的简单均裂. 针对苯乙酰苯胺及其衍生物(R¹C₆H₄CH₂CONH- C₆H₄R²)的去质子化离子([M-H]^-)裂解生成阴离子自由基这一特殊的碎裂反应提出了一个新颖的反应机理, 即离子/中性复合物介导的单电子转移反应机理. 以化合物3 (R¹＝H, R²＝NO₂)为模型提出的反应机理为, 首先氮上负电荷诱导CH₂—CO键异裂生成[苄基负离子/4-硝基苯异氰酸酯]复合物中间体, 然后复合物中发生单电子转移反应产生4-硝基苯异氰酸酯阴离子自由基. 通过取代基效应研究(电子亲和势分析)、与文献报道的双分子电子转移反应比较和密度泛函理论计算等方法, 新反应机理得到了证明.     

中性载体ETH157推动Cu^2＋离子在水／硝基苯界面上的转移

本文用循环伏安法研究了中性载体ETH157推动Cu~(2+)离子在水/硝基苯界面上的转移过程,结果发现在水/硝基苯界面上,Cu~(2+)离子与ETH157形成了逐级配合物,并伴有吸附现象产生,考察了有关过程的转移机制并讨论了相应的实验现象。     

ReO-4、IO-4、MnO-4在水/硝基苯界面上转移过程的伏安法研究

本文用循环伏安法研究了Re0_4~-L、102、MnO_4~-等过氧酸根阴离子在水/硝基苯界面上的转移过程, 详细研究了各种条件对转移离子行为的影响. 三种离子均表现为可逆离子转移过程。转移过程CV峰电流与水相中阴离子的浓度成线性关系, 据此可进行ReO_4~-、TO_4~-、MnO_4~-的测定, 并且有用液/液界面电化学方法监测IO_4~-的氧化还原反应的意义。