阳离子交换膜支撑液液界面上选择性离子转移反应的研究(5)
三相电极伏安法实验装置如图1.5所示。电池是由传统的三电极组成，参比电极和对电极置于水溶液中，工作电极是用石蜡浸渍过的石墨电极（PIGE）。将微升级的有机试剂滴加在电极表面，有机液体会迅速铺开（但并没有铺满）并粘在电极表面，迅速将电极倒置，垂直浸入已被有机溶剂饱和过的水相中，形成了两互不相容的界面（ITIES）。
图1.5 三相电极伏安法实验装置
只要电极上有电流流过溶液与电极的接触面上就会产生极化电压使测量产生一定的误差消除极化电压影响的主要措施是使电流尽量小接近于零，四电极技术正是应用这一论点设计的。
四电极法是对传统的两电极法的完善四电极法中独立的电压电极与电流电极能够消除溶液测量过程中极化作用带来的测量误差。
目前国际上液/液界面电化学研究存在的主要问题是界面结构不确定、可供选择作为有机相的有机溶剂数目有限、没有很好的获取转移反应动力学的实验手段、iR降及充电电流较常规电化学更加严重等。为了解决液/液界面电化学固有的电化学测量方面的问题,国内外的研究者作了很多尝试。其中，利用带有iR降补偿的四电极恒电位仪进行研究。为了消除液/液界面的iR降, Samec等研制的四电极系统或类四电极系统是目前最常用的实验装置。图1.6和图1.7为常见的四电极系统。
图1.6 滴液升水系统 图1.7 稳态的四电极系统
例如,徐忠等[20]和狄俊伟等[21]曾使用四电极恒电位仪,用循环伏安法分别研究了8-羟基喹啉配合质子在水/1, 2-二氯乙烷界面的转移过程和钐离子在油/水界面迁移的电化学行为。
2.2.3 膜的性质
有孔膜是相对于无孔膜来说的。所谓有孔膜,是指在原来无孔膜的基础上，按照一定的设计， 在膜面上打出小孔，从而使无孔膜具备一些通透性。所谓“一定的设计”，指的是单位薄膜面积上的小孔数量、小孔的大小等。目前国外对离子交换膜的研究较多，一方面是对膜性能进行改进，另一方面是研制具有专门用途的离子交换膜。美国杜邦公司研制的Nation系列膜与日本旭化成公司开发ACIPLEX F系列膜及H本旭硝子公司研制的Flemion系列膜具有耐强碱、低电耗的特点。双极膜也是人们研究的焦点。双极膜是在外加电场作用下能将水直接解离成H 和OH的膜，它是由阳膜、阴膜和中问界面亲水层组成。一些公司相继制成性能优良的双极膜，水离解电压在1.1～1.7伏，水离解效率在95％～99％[22]。而本实验所用到的则为少有人用的Nafion无孔隙阳离子交换膜。
Nafion膜是一种由四氟乙烯与全氟-2-(磺酸乙氧基)丙基乙烯基醚的共聚物，具有以下结构：
表1 Nafion的基本性质
2.3 实验内容
2.3.1 实验仪器及装置图
1.绿：铂丝对电极2，水相池；2. 黑：水相参比电极，Ag/AgCl；3. 红：铂丝对电极1，油相池；4. 白：油相参比电极，Ag/AgCl；5：混合溶液；6.有机油相；7.水相；8.阳离子交换膜
电解池如下：
Pt︱Ag︱AgCl︱0.02M TBATPB（DCE）︱︱0.1MKCL︱AgCl︱Ag︱Pt
Cell 1
Pt︱Ag︱AgCl︱0.02M TBATPB（DCE）︱︱0.1MKCL+1.0mMTEACl︱AgCl︱Ag︱Pt
Cell 2
Pt︱Ag︱AgCl︱0.02M TBATPB（DCE）︱︱0.1MKCL+1.0mMNaClO4︱AgCl︱Ag︱Pt
Cell 3