阴离子交换膜支撑的两互不相溶界面上电荷转移反应的研究(2)
3 结果与讨论 13
3.1 膜材料的表征 13
3.1.1 膜材料的宏观照片 13
3.1.2膜材料的扫描电镜表征 14
3.2 膜材料应用 15
3.2.1 本课题中所使用的电池组 15
3.2.2 膜材料的选择 15
3.2.3 实验结果 21
4 结论 28
致谢 30
文献 31
1 绪论
1.1 选题研究目的和意义
离子交换膜是一种聚合物膜，它包含离子基团，并具有用于在溶液中的离子的选择透过性。因为在其应用方面主要是通过使用其离子选择性，它也被称为离子选择透过性膜。W.朱达在1950年首先合成了离子交换膜,1956年被首次成功地用于电渗析脱盐工艺上。离子交换膜根据其功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。本文主将要研究阴离子交换膜。阴离子交换膜已广泛应地用于各种工业领域，如：电解法对盐溶液进行浓缩及脱盐、作为氯碱工业中电解液电解隔膜、从废酸中回收酸、作为阴离子选择电极而作为电池隔膜等[1]。阴离子交换膜一般由3大部分组成：高分子基体、荷正电的活性基团以及活性基团上可移动阴离子 (反离子)[2]。就膜材料而言，发展最早的是有机膜，因为它具有柔韧性好、成膜性能较好等优点，并且因为其种类多而获得大规模开发和应用。但是有机膜也有其自身难以克服的缺点，例如：机械强度不好，化学稳定性较差，不耐酸碱、高温和有机溶剂以及容易积垢堵塞、不易清洗等[3]。因而有机膜的应用在一定程度上受到了限制。本实验中所使用的为有机聚乙烯膜。
液/液界面(liquid/liquid interface, L/L interface)，或称之为油/水界面(oil/Water interface, O/W interface)，或两互不相溶溶液界面(an interface between two immiscible electrolyte solutions, ITIES)，是由两种互不相溶或部分互的溶液体相互接触而形成的界面。电荷(电子或离子)在两互不相溶界面上的电荷转移反应是最基本的物理化学过程之一。它不仅与许多重要的化学、生物体系，如电化学传感器，药理学中药物释放，相转移催化等有关，也与模拟生物膜的研究密切相关[4]。它被认为是介于常规电化学与化学传感器之间的一种新的电化学及电分析化学分支研究。本实验研究的两相界面为由离子液体形成的离子液体/水界面。离子液体(ionic liquids)就是在室温(或稍微高于室温的温度)下呈以液态形式存在的离子体系，或者说，离子液体是仅仅由阴阳离子所组成的液体。离子液体被广泛地认为是低熔融盐(熔点一般<100℃)通过组合大量有机阳离子及大量无机阴离子[5]。
最近，由于离子液体表现出独特的性质例如低沸点、稳定性强、高导电性和强的溶解能力，使它在取代传统的有机溶剂、两相的有机合成、相转移的催化、萃取和电分析化学上有巨大的潜力，而利用电化学方法研究离子液体/水界面的热力学及动力学对于这些应用来说非常重要。离子液体不同于传统有机溶剂，当疏水性的离子液体与水形成两相界面时，由于组成离子液体的阴阳离子对水亲和力不同，会不同程度地溶于水中，从而形成相界面电势，相界面电势对离子液体/水界面物理化学性能影响很大，例如带电物质的分离、离子的排列方向等等[6]。另外，离子液体特殊的结构和物理化学性能如粘度、导电性等，使离子液体/水两相界面成为一个新的电分析化学研究体系。
本课题通过研究阴离子交换膜支撑的两互不相溶界面上电荷转移反应，应用传统的四电极体系在阴离子交换膜支撑的液/液界面上，采用循环伏安法对简单离子互不相溶离子液体/水界面的转移过程及其影响因素进行研究。