哌啶类离子液体修饰碳糊电极的制备与电化学性能研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｏｎｉｃｌｉｑｕｉｄｓＮ－ｂｕｔｙｌ－Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｉｕｍ ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｒａｎｄｔｈｅｂｉｎｄｅｒ， ｗｈｉｃｈｗａｓｍｉｘｅｄｗｉｔｈｃａｒｂｏｎｐｏｗｄｅｒｔｏｐｒｅｐａｒｅａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｉｏｎｉｃｌｉｑｕｉｄｍｏｄｉｆｉｅｄｃａｒｂｏｎｐａｓｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ（ＩＬ－ＣＰＥ）．Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｒｏｇｒａｐｈｙｏｆＩＬ－ＣＰＥｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ．Ｂｙｕｓｉｎｇｆｅｒｒｉｃｙａｎｉｄｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｓｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｂｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆＩＬ－ＣＰＥｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＣＰＥ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆＩＬｉｎＣＰＥｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｔｈｅｈｉｇｈｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｗｉｔｈｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｇｒｅａｔｌｙ．ＡｌｓｏｔｈｅｈｉｇｈｖｉｓｃｏｓｉｔｙｏｆＩＬｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎ － ｂｕｔｙｌ－ Ｎ － ｍｅｔｈｙｌ－ ｐｉｐｅｒｉｄｉｎｉｕｍ ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ；ｃａｒｂｏｎ ｐａｓｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ； ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ
摘要：以离子液体 Ｎ－丁基 －Ｎ－甲基哌啶六氟磷酸盐为修饰剂与石墨粉和石蜡相混合制备了一种新型离子液体修饰碳糊电极（ＩＬ－ ＣＰＥ）。采用扫描电镜对其表面形貌进行表征，以铁氰化钾作为电化学探针研究了 ＩＬ－ＣＰＥ的电化学性能，并与传统碳糊电极进行对比。 实验数据表明该离子液体所制备的 ＩＬ－ＣＰＥ具有高导电性，电流响应显著增加且电极反应可逆性变好。 关键词：Ｎ－丁基 －Ｎ－甲基哌啶六氟磷酸盐；碳糊电极；修饰电极；电化学 中图分类号：Ｏ６５７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）Fra bibliotek５－０００４－０３
图 １ Ｎ－丁基 －Ｎ－甲基哌啶六氟磷酸盐的分子结构式 Ｆｉｇ．１ ＭｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＮ－ｂｕｔｙｌ－Ｎ－ｍｅｔｈｙｌｐｉｐｅｒｉｄｉｎｉｕｍ
ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ
１ 实验部分 １．１ 仪器与试剂
电化学工作站（ＣＨＩ６６０Ｄ，上海辰华仪器公司）；Ｎ－丁基 － Ｎ－甲基哌啶六氟磷酸盐（兰州雨陆精细化工有限公司）；石墨 粉（颗粒≤３０μｍ，上 海 华 谊 集 团 华 原 化 工 有 限 公 司 胶 体 化 工 厂）；液体石蜡 （天 津 市 大 茂 化 学 试 剂 厂）；铁 氰 化 钾 （Ｋ３［Ｆｅ （ＣＮ）６］，天津市 瑞 金 特 化 学 品 有 限 公 司 ）；其 他 试 剂 均 为 分 析 纯。实验用水为二次蒸馏水。
ＰｉｐｅｒｉｄｉｎｅＢａｓｅｄＩｏｎｉｃＬｉｑｕｉｄＭｏｄｉｆｉｅｄＣａｒｂｏｎＰａｓｔｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄ ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ＬｕｏＧｕｉｌｉｎｇ，ＨａｏＣｈｕｎｈｕａ，ＮｉｕＹａｎｙａｎ，ＺｏｕＲｕｙｉ，ＷｕＳｉｙｕａｎ，ＳｕｎＷｅｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄ ＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＨａｉｋｏｕ，ＨａｉｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｉｋｏｕ ５７１１５８，Ｃｈｉｎａ）
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山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１８年第 ４７卷
哌啶类离子液体修饰碳糊电极的制备与电化学性能研究
罗贵铃，郝春华，牛燕燕，邹如意，吴思远，孙 伟
（海南师范大学 化学与化工学院 海口市功能材料与光电化学重点实验室，海南 海口 ５７１１５８）
碳糊电极（ＣａｒｂｏｎＰａｓｔｅＥｌｅｃｔｒｏｄｅ，ＣＰＥ）是将导电性的石墨 粉与憎水性的粘合剂（如石蜡、硅油等）混合制成糊状物，然后 滴涂在电极棒表面或者填充入电极管中而制成的一类电极，具 有制作方便、重现性好、应用范围广和电位窗口范围宽等特点， 已广泛用于电化学 分 析 的 研 究 ［３－４］。 离 子 液 体 具 有 较 高 的 粘 度，在电化学 分 析 中 可 以 作 为 粘 合 剂 与 石 墨 粉 粘 结 来 制 备 电 极［５］。Ｓｕｎ等人采用 １－（３－氯 －２－羟基丙基）吡啶醋酸盐作 为粘合剂制备成 ＩＬ－ＣＰＥ［６］；Ｗａｎｇ等以 １－丁基吡啶六氟磷酸 盐［ＢｕＰｙ］［ＰＦ６］制 备 了 Ｎａｆｉｏｎ／Ｍｂ／Ｆｅ３Ｏ４＠ ＳｉＯ２／ＩＬ－ＣＰＥ电 极 ［７］。尚未见哌啶类 离 子 液 体 用 于 碳 糊 电 极 制 备 及 电 化 学 应 用的相关报道。
与传统的离子化合物相比，离子液体（ＩｏｎｉｃＬｉｑｕｉｄ，ＩＬ）通常 指有机阳离子和无机或有机阴离子构成的化合物，它的特点是 低温熔点盐，在接近室温的温度下是液体［１］。离子液体具有可 调控性，理论上通 过 改 变 阴、阳 离 子 的 组 合 就 可 以 获 得 不 同 的 离子液体。按照阳离子常见的 ＩＬ有咪唑、吡咯烷、吡啶、哌啶、 季铵等；根 据 阴 离 子 主 要 可 分 为 两 类，包 括 单 核 阴 离 子 （如 ＢＦ４－，ＰＦ６－，ＣＨ３ＣＯＯ－等）和多核阴离子如（Ａｌ２Ｃｌ７－，Ａｌ３Ｃｌ１０－， Ｆｅ２Ｃｌ７－等）［２］。
本文采用疏水性哌啶类离子液体 Ｎ－丁基 －Ｎ－甲基哌啶 六氟磷酸盐（结构式如图 １所示）与石墨粉和石蜡相混合制备 新型离子液体修饰碳糊电极（ＩＬ－ＣＰＥ），用扫描电镜（ＳＥＭ）对 电极表面形貌进 行 表 征，并 且 探 究 其 电 化 学 特 性，进 而 构 建 了 一种制备新型修饰碳糊电极的方法。