SBS双极膜的制备及在有机电合成中的应用

摘要

以SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）作为基材，对其进行接枝改性制备双极膜。在SBS分子链中接枝引入丙烯酸（AA）和苯乙烯磺酸钠（StSO3Na），制备了SBS-g-（AA/StSO3Na），作为阳离子交换膜；接枝引入N，N-二甲胺基丙烯酸乙脂（DMAEMA）制备了SBS-g-DMAEMA，作为阴离子交换膜；以流延法制备SBS双极膜，对SBS-g-（AA/StSO3Na）阳膜、SBS-g-DMAEMA阴膜进行红外、热重、电镜扫描等分析。
　　 利用钨酸盐/过钨酸盐体系作为反应媒介，采用阴极间接电氧化的方法制备红曲黄色素。以SBS-g-（AA/StSO3Na）/SBS-g-DMAEMA双极膜作为电解槽隔膜，电解过程中双极膜中间层解离水生成的H+透过阳离子交换膜进入阴极室，提供反应所需要的酸性介质环境，提高了产率。以100mL10％硫酸溶液为阳极液，100mL0.5g/L红曲红、钨酸钠含量15mmol/L的丙酮-水溶液为阴极液，阴极通氧气速率为65cm3/min，控制电流密度在5.78 m/c㎡，电解2h，平均电流效率较高，可达72.39％。
　　 通过对铸铁电极在不同介质环境中的循环伏安扫描，初步明确高铁酸盐生成的必要条件：氢氧化钠浓度浓度大于14 mol/L；同样将SBS-g-（AA/StSO3Na）/SBS-g-DMAEMA双极膜应用于二甘醛的制备。以3×5c㎡铸铁作为阳极电极，石墨碳棒作为阴极电极，100mL0.4mol/L二甘醇、15mol/LNaOH混合溶液为阳极电解液，100mL10％硫酸钠溶液为阴极电解液，在25℃，电流密度5.89 mA/c㎡下电解1h，二甘醇转化率可达68.24％，最高电流效率接近40％。
　　 以SBS-g-（AA/StSO3Na）/SBS-g-DMAEMA双极膜作为电解槽的隔膜，0.15 mol/L乳糖，0.3 mol/LKBr混合溶液为阳极电解液，100mL10％硫酸钠溶液为阴极电解液，控制电流密度35mA/c㎡，电解3h，可得到较理想的电流效率和产率，阳极平均电流效率可达42.11％，乳糖酸产率可达47.39％，槽电压保持恒定；SBS-g-（AA/StSO3Na）/SBS-g-DMAEMA双极膜作为电解槽两极室的隔膜，双极膜中间层水电解产生的OH-不断补充阳极室消耗的OH-，相对于传统无膜电化学方法产率更高。

目录

文摘

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中文文摘

绪论

0.1 有机电合成概述

0.1.1 有机电合成技术的发展

0.1.2 有机电合成的基本原理

0.1.3 有机电合成技术的特点

0.1.4 有机电合成的分类

0.1.5 有机电合成的新发展

0.2 双极膜概述

0.2.1 双极膜工作原理

0.2.2 双极膜的发展及现状

0.2.3 双极膜的应用现状

0.3 本论文研究的主题简介和意义

第一章 SBS-g-cAA/StS(hNa)/SBS-g-DMAEMA双极膜的制备与性能测试

1.1 前言

1.2 实验部分

1.2.1 试剂与仪器

1.2.2 SBS-g-(AA/StS03Na)共聚物的合成

1.2.3 SBS-g-DMAEM共聚物的合成

1.2.4 SBS BPM双极膜的制备

1.2.5 SBS接枝膜的性能测定

1.3 结果与讨论

1.3.1 SBS接枝膜的IR光谱测试分析

1.3.2 SBS双极膜的电镜扫描

1.3.3 SBS双极膜热重分析

1.3.4 SBS接枝膜的含水率和离子交换容量

1.3.5 SBS双极膜的交流阻抗测试

1.4 本章小结

第二章 SBS-g-(AA/StS03Na)/SBS-g-DMAEMA双极膜在合成红曲黄色素中的应用

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂和仪器

2.2.2 阴极电还原氧气生成过氧化氢

2.2.3 阴极间接电氧化合成红曲黄色素

2.2.4 红曲黄色素的测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 阴极电还原氧气正交试验

2.3.2 pH值对阴极间接电氧化红曲红电流效率的影响

2.3.3 钨酸钠浓度对阴极间接电氧化红曲红电流效率的影响

2.3.4 电流密度、电解时间对阴极间接电氧化红曲红电流效率的影响

2.3.5 产物的表征

2.4 本章小结

第三章 高铁酸盐阳极间接电氧化二甘醇的研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂和仪器

3.2.2 铸铁电极循环伏安扫描

3.2.3 阳极间接电氧化制备二甘醛

3.2.4 二甘醛含量的测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 铸铁电极的循环伏安曲线

3.3.2 二甘醛紫外可见光谱

3.3.3 阳极二甘醛产率影响因素

3.4 本章小结

第四章 SBS双极膜在制备乳糖酸中的应用

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 实验原理

4.2.3 乳糖酸的检测方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 电极材料的选择

4.3.2 电流密度对电流效率的影响

4.3.3 电解时间对电流效率的影响

4.3.4 KBr浓度对电流效率的影响

4.3.5 平行实验

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

第1章 攻读学位期间的主要科研成果

第2章 致谢

第3章 个人简历