功能化离子液体制备及CO2在其中电还原性能研究

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CO2是引起温室效应的主要气体,同时也蕴含着丰富的C1资源,设法将其固定并进行资源转化具有深远的意义。但是CO2的热力学性质稳定,不易活化。常规的化学法活化需要在高温高压条件下进行,而电化学方法直接以电子作为反应试剂,温和条件就可以活化CO2,工艺流程简单,是一种非常有效的方法。离子液体作为一种新型的绿色溶剂,具有稳定性好、导电性高,对CO2的溶解性好等特性。相对于有机溶剂,离子液体对CO2的吸附量要大得多,尤其是一些氨基功能化的离子液体,不仅有物理吸附作用,还有化学吸附作用,因此可以吸附固定更多的CO2。本文首先制备了一种氨基功能化离子液体,再将之与不同的常规离子液体混合组成二元离子液体,结合两者的优点,用于CO2的电化学还原研究。具体内容如下:1.综述了离子液体的性质、分类、制备方法,CO2的排放现状、固定转化途径,以及离子液体中电活化CO2转化成有机碳酸酯的研究进展。2.制备了氨基功能化离子液体1-(1-氨乙基)-3-甲基咪唑溴盐([NH2-emim]Br)并用1HNMR和IR进行了表征。3.对单一离子液体([NH2-emim]Br、[Emim]BF4、[Bmim]BF4、[Bmim]PF6)以及[NH2-emim]Br-[Bmim]PF6、[NH2-emim]Br-[Emim]BF4、[NH2-emim]Br-[Bmim]BF4三种二元离子液体的黏度、电导率、电化学窗口以及CO2的溶解度进行了测试比较。4.利用循环伏安法研究了CO2在离子液体中的电化学还原行为。在所研究的几种单一离子液体和二元复配离子液体中,CO2的电还原都是受扩散控制的不可逆过程。CO2在氨基功能化离子液体和常规离子液体复配得到的二元离子液体中表现出了更好的电化学还原性能。5.温和条件下,在饱和CO2的二元离子液体[NH2-emim]Br(0.5%)-[Bmim]BF4中,以铜电极为工作电极,铂片电极为对电极,银丝电极为参比电极,初步尝试了恒电位电解实验,得到目标产物碳酸二乙酯(DEC)的产率为52.4%。
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