新型咪唑阳离子选择性电极的制备及其性能研究

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在过去的几十年中,离子液体受到了人们的广泛关注。大量的新型离子液体已经在很多方面得到了广泛应用。由于离子液体具有可忽略的蒸汽压而被认为是一种绿色介质。虽然它们不会蒸发到环境中,但是并不能保证不会通过其它方式释放到环境中。近年来,人们已经证实很多常用的离子液体都有一定的毒性。怎样建立一种快速检测流失到环境中离子液体的方法已经变得尤为重要。烷基咪唑类离子液体是一类常用的离子液体。作为国家自然科学基金资助项目(No.21173070)研究内容的一部分,本文研制了用于检测环境中的烷基咪唑离子液体的PVC膜电极、碳糊电极和分子印迹电极,并利用所制备的PVC膜电极测定了烷基咪唑溴盐类离子液体在果糖溶液中的活度系数。主要创新性成果如下:1.在298.15K下,利用自制的PVC膜电极,测定了1-烷基-3-甲基咪唑溴盐[Cnmim]Br (n=3~8)离子液体在果糖水溶液中的活度系数。[Cnmim]Br离子液体的浓度范围是0.005~0.1mol·kg1,果糖溶液的浓度范围是0.2~0.8mol·kg1。通过计算得到了对Gibbs自由能相互作用参数(gES)和盐效应常数(kS)。结果表明,[Cnmim]Br离子液体和果糖相互作用的主要贡献是静电相互作用。[Cnmim]Br(n=3~6)离子液体的盐效应常数(kS)是负值,表明水溶液中[Cnmim]Br(n=3~6)离子液体对果糖是盐溶的。而[Cnmim]Br(n=7和8)离子液体盐效应常数(kS)是正值,则表明[Cnmim]Br(n=7和8)离子液体对果糖是盐析的。2.以合成的1-己基-3-甲基咪唑四苯硼酸盐作为离子交换剂制备了碳糊电极(CPE)。通过优化,电极组成的最佳配比为:42%的石墨粉、20%的石蜡油、30%的离子交换剂、5%的多壁碳纳米管(MWCNTs)和3%的纳米二氧化硅(NS)。多壁碳纳米管和纳米二氧化硅的加入使所制得的电极对1-己基-3-甲基咪唑溴盐离子液体在1.0×10-5~1.0×10-2mol·kg1浓度范围内呈现较好的Nernstian响应(59.2mV)。利用所自制的碳糊电极对三种水样中的[C6mim]Br进行了检测,均得到了令人满意的结果。3.以1-己基-3-甲基咪唑氯盐为模板,合成了1-己基-3-甲基咪唑阳离子分子印迹聚合物。将制得的分子印迹聚合物掺杂到碳糊中制备碳糊电极,初步测试了这种由分子印迹聚合物掺杂的碳糊电极的电化学阻抗,表明分子印迹聚合物掺杂的碳糊电极有很小的电子转移电阻。为进一步研究这种分子印迹聚合物应用于离子选择性电极提供理论和技术上的支持。
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