芳香衍生物在疏水性复合电极上的电化学行为

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有机电合成是当代有机合成的一个重要分支学科,它采用清洁的“电子”试剂,是完全符合“原子经济性”要求的绿色化学。芳香衍生物是重要的医药材料、食品添加剂和化工原料,芳香有机物传统的化学合成方法通常存在反应步骤长、产率低、成本高、环境污染等问题。本论文首先通过优化工艺制得Cu-PTFE、Zn-PTFE、Ni-PTFE三种疏水性复合电极,并应用于苯甲酸、苯甲醛的电还原和苯甲醇、水杨醛的电氧化,实现苯甲醛、苯甲醇和水杨酸的电合成;其次通过测定四种芳香有机物在疏水性复合电极上所进行的的电化学行为,在双电层基础上建立芳香衍生物在电极/溶液界面的吸附和电极反应理论模型。主要研究内容如下:(1)釆用复合电镀法制得Cu-PTFE、Zn-PTFE、Ni-PTFE三种疏水性复合电极。SEM表明复合电极具有优异的表面形貌,FT-IR佐证了PTFE的存在,Tafel极化曲线表明复合电极比Cu、Zn和Ni三种金属电极具有更好的电化学稳定性和耐腐性能。(2)利用自制的3种疏水性复合电极实现了苯甲醛、苯甲醇和水杨酸的电合成。电化学合成实验结果表明苯甲酸在Cu-PTFE和Zn-PTFE复合电极上电还原生成苯甲醛的产率分别为88.4%和79.2%;苯甲醛在Ni-PTFE复合电极上的电还原生成苯甲醇的转化率为76.4%;苯甲醇在Cu-PTFE复合电极上的电氧化生成苯甲醛的产率为83.1%;水杨醛在Cu-PTFE复合电极上的电氧化生成水杨酸的转化率为77.2%。(3)测定了四种芳香有机物在疏水性复合电极上的电化学行为。实验结果表明苯甲酸在疏水性复合电极上电还原行为主要受电子迁移控制;苯甲醛在疏水性复合电极上的电还原和苯甲醇、水杨醛在疏水性复合电极上的电氧化均受电子迁移和物质浓差扩散混合控制。(4)建立了四种芳香衍生物在疏水性复合电极上的电极/溶液界面的吸附和电极反应理论模型,分别以Rs[CcQRc(CdIRct]、Rs[CdlQ(RctW)] Rs(CcQRc)(CdI,QRct)(QW)和Rs[CcQRc(CdIRct]、等4种电极/溶液界面等效电路模型表示。
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