四丁基高氯酸铵的应用与研究

概述

四丁基高氯酸铵，缩略表示为TBAP，是一种性状为白色粉末的化合物。它的分子式是C₁₆H₃₆ClNO₄，分子量是341.914，是常用的有机支持电解质，具有化学性质稳定，价格低廉，易于制取等优点[1]。

应用

分析检测

采用高氯酸四丁基铵(TBAP)为氧化剂对中海油减压渣油中的硫化物进行氧化，利用FTIR和柱色谱结合的方法可以测定渣油中硫醚硫与噻吩硫的含量。实验结果表明，采用四丁基高氯酸铵对硫醚硫进行氧化时，适宜的氧化温度为25℃，所需氧化反应时间比KIO₃更短。通过选择性氧化法和柱色谱法可有效分离富集试样中的硫化物。四丁基高氯酸铵对减压渣油氧化后的总收率为98.51%，硫总收率为93.02%。中海油减压渣油中的硫约20.47%(w)为硫醚硫，约79.53%(w)为噻吩硫，噻吩硫是中海油减压渣油中含硫化合物的主要类型[2]。

电化学

利用循环伏安、循环交流伏安和微分电容测定等电化学方法研究由2,2'-联吡啶(bpy)和桥联配体1,4-二(2-咪唑并[4,5-f][1,10]邻菲咯啉)苯(DIPB)配位而成的单核钌配合物和对称双核钌配合物在铂电极上的电化学行为。研究结果表明，在0.1mol/L四丁基高氯酸铵(TBAP)的乙腈溶液中，这两种配合物的中心钌离子在铂电极上均呈现一对氧化还原峰，而配体2,2'-联吡啶则呈现两对氧化还原峰。两种钌配合物所对应的各组氧化还原峰分别符合可逆的单电子和二电子传递反应过程的特征，所对应的条件电位双核配合物较单核配合物有轻微正移。单核和双核配合物所对应的配位阳离子的扩散系数分别为9.93×10-6cm²/s和3.50× 10-6cm²/s。在循环交流法和微分电容法确定的时间量程内，两中心钌离子在桥联配体间的电子传递过程较它与电极间的慢[3]。

有关研究

二氧化碳过量排放是导致全球气候变暖的主要原因。利用可再生电能将二氧化碳电还原为一氧化碳，进而合成液态燃料或增值化学品，在二氧化碳减排，碳资源化循环利用和污染物治理领域具有重要的应用前景。N-甲基吡咯烷酮(NMP)是一种性能优异的电化学溶剂，也是工业上常用的二氧化碳吸收剂，具有电化学窗口宽，挥发性低和介电常数大等优点。四丁基高氯酸铵(TBAP)是常用的有机支持电解质，具有化学性质稳定，价格低廉，易于制取等优点。

因此，研究人员尝试在N-甲基吡咯烷酮/四丁基高氯酸铵电解液的双室隔膜电解池中，采用金，多孔铜及银包铜网电极，用电化学催化还原的方法，将二氧化碳电还原为一氧化碳，并采用电分析方法，研究了电极反应的动力学特征，分析了电极反应机理。主要研究内容和结论如下：(1)研究了CO₂在金电极上的催化还原反应，结果发现CO₂可以被连续高效地电还原为CO，电流密度最高可达6.6 mA·cm-²，电流效率最高可达93%。扫描电镜测试结果表明，电极表面没有附着物，电极未出现中毒现象。(2)由于金电极成本昂贵，尝试在多孔铜电极上电解CO₂制CO。结果表明，CO₂可以在多孔铜电极上发生反应，恒电位电解过程中，电流密度稳定在3.5 mA·cm^-2，电流效率达到87%。但是，恒电位电解的电流密度比金电极的小。(3)为了进一步提高CO₂电催化还原的电流密度，尝试在多孔铜电极上附载电催化活性物质。银的催化活性良好，虽然性能略低于金，但价格相对较低，在实际应用中潜力更大。因此尝试将银沉积在铜网上，制备银包铜网电极，来研究CO₂的电催化还原反应。恒电位电解结果表明，电流密度可达4.2 mA·cm^-2，气相色谱测试结果表明，电流效率达到90%，催化还原反应可以长期稳定进行。由于二氧化碳是非极性分子，在有机电解液中具有良好的溶解性，因此，在有机电解液中电还原CO₂，具有广阔的应用前景。提高电流密度，降低过电位，是今后需要解决的主要问题[4]。

参考文献

[1]李青远.二氧化碳在N-甲基吡咯烷酮/四丁基高氯酸铵电解液中的电催化还原[J].昆明理工大学, 2017.

[2]王茸,韩冬云,曹祖宾,等.高氯酸四丁基铵氧化法测定减压渣油中硫的类型和含量[J].石油化工, 2019.DOI:CNKI:SUN:SYHG.0.2019-10-010.

[3]李红,蒋雄,巢晖,等.单核、对称双核钌配合物在铂电极上的电化学行为[J].化学学报, 2000.DOI:CNKI:SUN:HXXB.0.2000-07-021.

[4]李青远.二氧化碳在N-甲基吡咯烷酮/四丁基高氯酸铵电解液中的电催化还原[J].昆明理工大学, 2017.