水合肼在離子液體中的電化學(xué)行為及其氣體傳感器研究.pdf

1、室溫離子液體是指在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)由離子所構(gòu)成的物質(zhì)，它是繼水和超臨界二氧化碳后又一種綠色環(huán)保溶劑體系。與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比，離子液體具有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。近年來，作為一種新穎的介質(zhì)，室溫離子液體在電化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越受到人們的重視。水合肼作為一種重要的原料，在各行各業(yè)中都有著普遍地應(yīng)用，然而在另一方面，它對人體又有著嚴(yán)重的危害。本工作結(jié)合我們實(shí)驗(yàn)室的研究興趣，對離子液體中水合肼在不同金屬電極及聚合金屬鈷酞菁修飾

2、電極上的電化學(xué)行為作了研究，并在此基礎(chǔ)上用離子液體[1-丁基-3-甲基咪唑][六氟磷酸](BmimPF6)作為電解質(zhì)制作了水合肼蒸氣的電化學(xué)型氣體傳感器，測試了其性能，得到了一些初步的結(jié)果：
　　 1)合成了離子液體BmimPF6，利用電化學(xué)循環(huán)伏安法研究了水合肼蒸氣在室溫離子液體BmimPF6中的電化學(xué)行為，測得其在微金盤電極上在0.94 V vs.Pt處可以被電化學(xué)氧化，且該氧化峰電流受肼在BmimPF6中的擴(kuò)散所控制，并估

3、算出其氧化反應(yīng)電子數(shù)為0.8。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以BmimPF6為電解質(zhì)的準(zhǔn)固態(tài)肼蒸氣電化學(xué)氣體傳感器。該傳感器對濃度范圍為1.1～25.4μmol·L-1肼蒸氣呈線性響應(yīng)。同時(shí)，該傳感器也表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性與重復(fù)性。
　　 2)考察了不同金屬電極在BmimPF6中對水合肼的電化學(xué)行為。Ag電極在離子液體BmimPF6中自身會(huì)發(fā)生Ag+(IL)/Ag(s)的氧化與還原，分別在0.16V和0.07V處有一對可逆的氧化還原峰。該氧

4、化還原反應(yīng)受Ag+離子在BmimPF6中的擴(kuò)散所控制。同時(shí)，Ag電極對水合肼的氧化反應(yīng)有明顯的催化作用，氧化峰電位位于0.16 V vs.SCE，其反應(yīng)速率決定步驟為1電子過程。水合肼在Cu電極上有一對氧化還原峰電峰分別位于-0.18V與-0.48V。但由于銅在空氣中非常容易被氧化成氧化銅，所以該氧化峰的穩(wěn)定性較差。同時(shí)該氧化反應(yīng)受水合肼在BmimPF6溶液中擴(kuò)散所控制。Pt電極對水合肼有明顯的催化作用。第一圈時(shí)，在-0.64V與-0.

5、81V處出現(xiàn)了一對氧化還原峰，第二圈時(shí)，在-0.12V又出現(xiàn)了一個(gè)的氧化峰，該反應(yīng)涉及2電子與2質(zhì)子的得失。
　　 3)用電聚合法在玻碳電極上制備聚四氨基鈷酞菁電極(p-CoTAPc/GC)，并考察了BmimPF6中水合肼在該修飾電極上的電化學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鈷酞菁對水合肼的氧化具有良好的催化作用。在BmimPF6中分別滴加入濃度為0～14.9mmol·L-1的水合肼溶液，電化學(xué)響應(yīng)信號與濃度變化有良好的線性關(guān)系，響應(yīng)靈敏度為