论文部分内容阅读
羧酸类化合物是一类重要的有机化工原料及中间体,广泛应用于医药、农药以及染料行业。采用直接电化学氧化法合成二甘醇酸,可为羧酸类物质的合成提供一条新的工艺路线。本文通过电化学氧化还原法制备了羟基氧化镍电极,结合原子力显微镜(AFM)和恒电位阶跃法研究了电极表面形貌、微结构和真实电化学表面积,并通过循环伏安法等电化学测试手段,首先研究了二甘醇在该电极上的电催化氧化过程,然后采用恒电流电解法合成了二甘醇酸,分析了反应温度、二甘醇浓度、电流密度、槽电压等因素对合成过程的影响。为了考察羟基氧化镍电极对一系列醇类化合物的电催化氧化特性,分别对甲醇和丙三醇在羟基氧化镍电极上的电催化氧化过程进行了研究,并分析了反应温度、反应物浓度、扫描速率等对该反应的影响。研究结果表明:电化学氧化还原方法(ORC)制备的羟基氧化镍电极表面颗粒具有纳米级结构,能有效提高该电极的电化学真实表面积。在碱性溶液中,与光亮镍电极相比,羟基氧化镍电极对小分子醇具有较高的电催化氧化作用。在对一元醇(甲醇)、二元醇(二甘醇)和三元醇(丙三醇)的电催化氧化过程中发现,在羟基氧化镍电极上这三种醇类化合物具有相似的电化学行为,电极过程受扩散步骤的控制,随着反应物浓度和反应温度的增加,氧化峰电流明显增大。但研究过程中发现,羟基氧化镍电极的化学稳定性不高,易失活。二甘醇酸的电化学合成实验结果表明:(1)当电流密度为16.6mA/cm2时,二甘醇酸的收率最高为54.6%。电流密度过低,电化学氧化反应速度较慢;电流密度过高,则产生的副反应较多。(2)电解合成过程中的最佳支持电解液浓度为2 mol·L-1NaOH,过高的NaOH浓度会引起氧化镍电极的毒化,使电极失去活性。(3)电解合成过程的最佳反应温度为60℃,升高温度可大幅度促进反应,但温度过高,副反应速度也比较快,影响电解合成产率。