| 离子液体在电化学中的应用 | |
| 李作鹏 | |
| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 邓友全 |
| 2009-12-03 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 绿色化学研究发展中心 |
| Degree Discipline | 物理化学（含：化学物理） |
| Keyword | 离子液体 纯化 限域效应 交流电化学稳定性 染料敏化太阳能电池 Ionic Liquid Purification Confinement Effect Ac Electrochemical Stability Dye-sensitized Solar Cell |
| Abstract | 室温离子液体一般是由特定的体积相对较大的、结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质。离子液体拥有可忽略的蒸汽压、宽的电化学窗口（>6 V）和较高的内在电导（>10 mS/cm2），使得离子液体在电沉积、电合成、能源电池、电化学传感器的电解液中得到广泛应用。 在本文中，我们主要用电化学方法研究了离子液体的卤素杂质、限域效应和在交流电场中的电化学稳定性，以及离子液体作为电解液在低成本（电聚苯胺为对电极）染料敏化太阳能电池（DSSC）中的应用潜力，主要包括以下四部分： 1）对亲水性离子液体中的卤素进行了环境友好且有效的去除。通过恒电流电解的方法在将离子液体中的Br-、Cl-杂质氧化成相应的单质，阴极区的阴离子经过离子交换膜运动到阳极与阳离子结合形成相应的离子液体。电解后的离子液体中的卤素单质经过乙烯处理生成二溴（氯）乙烷并抽真空将其除去。通过电解和乙烯处理，离子液体中的Br-、Cl-含量可以由原来的0.94-4.47 wt%降低到0.06-0.29%，且不用添加其他溶剂和对离子液体造成损失。另一方面，卤素杂质离子对离子液体的物理化学性质如折光率、电导率、黏度和玻璃化温度等方面的影响也进行了讨论。 2）对硅胶包载离子液体进行了电化学表征，研究表明：1）与空白电极相比，硅胶包载离子液体修饰电极氧化还原电位（二茂铁）出现负移以及电化学稳定性变低；2）与离子液体涂覆的硅胶相比，包载离子液体的硅胶的电导率增长了29.6%~136%。我们推测，这些变化是由于离子液体的限域效应引起的。 3）离子液体的交流电化学窗口（ACEW）可根据交流电流密度迅速降低这一点来判定，其原因是由于电极表面钝化。与离子液体的直流电化学窗口（一般< 7 V）相比，离子液体的ACEW变得很宽（11.5 ~ >36.0 V），且ACEW随着频率的增加而迅速变宽，如[BMIm]BF4的ACEW在20, 50, 100Hz频率下为12.0 V, 15.5 V, 17.9 V。在离子液体的交流电化学窗口内，不同的离子液体也通过惰性电极的电流密度截然不同，我们推断离子液体的电导率是影响电流密度的主要因素。另一方面，在离子液体的交流电化学窗口内，通过电极的电流密度会随着频率的升高而升高，这是由于离子液体的阻抗会随着频率的升高而降低的原因（在波特图1-103 Hz范围内）。 4）在FTO导电玻璃上原位电聚合制备了一系列由SO42-、ClO4-、BF4-、Cl-、TsO-等离子杂化的聚苯胺。用硫酸根杂化的聚苯胺作为DSSC对电极，在有机电解液中得到5.6 %（AM 1.5 G）的光电转换效率，与同等条件下Pt对电极（6%）相比已相差不多。当使用体积比为4：6的[EMIm]N(CN)2和PMII作为DSSC电解液时，DSSC显示了最高的光电转换效率3.56%。此外用电镀Ru作为DSSC对电极获得了6.16%的光电转换效率，比相同条件下的Pt还要高，说明Ru作为DSSC对电极具有很好应用前景。 |
| Subject Area | 绿色化学 |
| Funding Project | 绿色催化课题组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1818 |
| Collection | 绿色化学研究发展中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 李作鹏. 离子液体在电化学中的应用[D]. 中国科学院研究生院,2009. |
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