超分子修飾電極的研製及其在有機物電解中的套用

《超分子修飾電極的研製及其在有機物電解中的套用》是依託揚州大學，由刁國旺擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超分子修飾電極的研製及其在有機物電解中的套用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：刁國旺
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

本項目研究將具有超分子識別功能的超分子主體化合物如環糊精、杯芳烴等修飾在電極表面，製備超分子修飾電極。藉助主客體相互作用，使水溶液中帶有非極性基團的有機小分子客體易於吸附到超分子修飾電極上，並形成超分子包合物。通過超分子包合物在電極表面的直接電化學反應，間接使有機小分子客體在電極表面發生電化學氧化還原反應。與未修飾的裸露電極相比，採用超分子修飾電極作工作電極，由於富集作用，有機電活性物質的電極表面濃度顯著增加，因而可有效提升電解反應的電流效率。該項目研究成功，可廣泛用於水溶液中有機電解合成和廢水中有機污染物的電化學降解等領域。本項目將針對不同的小分子客體，選擇合適的超分子修飾電極，探尋主客體相互間的作用規律及超分子包合物在電極上的放電機理，為研究超分子修飾電極在電化學合成和環糊精污染物的電化學降解中的套用提供必要的理論基礎和實驗參數。

結題摘要

本項目設計併合成了巰基杯芳烴、杯芳烴磺酸鹽、聚合物環糊精等具有超分子識別功能的超分子主體化合物。研究了這些主體化合物與中性紅、丁基羅丹明B、二茂鐵、多巴胺等多種有機小分子的相互作用，測定了包合反應的熱力學參數。採用自組裝、滴塗等方式將超分子主體化合物修飾到電極表面，製備了超分子修飾電極。對修飾電極進行了表征，研究了修飾電極的電化學性質。探討了超分子修飾電極對水溶液中帶有非極性基團的有機小分子客體的超分子識別作用。進一步證實藉助主客體相互作用，有機小分子易於吸附到超分子修飾電極上，並形成超分子包合物。通過超分子包合物在電極表面的直接電化學反應，可以間接使有機小分子客體在電極表面發生電化學氧化還原反應。與未修飾的裸露電極相比，採用超分子修飾電極作工作電極，由於富集作用，有機電活性物質的電極表面濃度顯著增加，因而可有效提升電解反應的電流效率。探討了超分子包合物在電極上的放電機理，為超分子修飾電極在電化學合成和有機污染物的電化學降解中的套用提供了必要的理論基礎和實驗參數。本項目還設計合成了幾種新型的超分子吸附劑，利用載體表面的超分子主體化合物對有機物的識別，實現了對有機污染物的吸附與富集。本項目還通過靜電紡絲技術，製備了環糊精/聚合物複合納米纖維，並修飾到電極表面，該修飾電極也同樣具有超分子識別能力，可以富集、檢測水體中的有機物分子。此外，採用水熱法合成了一系列的氧化物及其複合納米材料，如球形Fe3O4，CuO納米棒，Pd/MFC，Ag/MFC用於催化染料降解、Suzuki和Heck偶聯反應、烯烴氧化等反應。根據本項目計畫書，各項任務現已完成。項目執行期間取得了較好的研究成果，總計發表論文23篇，其中SCI論文19篇，申請專利7項，授權專利3項。項目執行期間內，共有兩人參加國際會議1次，10人次參加國內學術會議5次。培養博士1名，碩士7名。超額完成項目計畫書中的研究目標。