功能化咪唑基离子液体的制备及其在氧气传感器中的应用研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文功能化咪唑基离子液体的制备及其在氧气传感器中的应用研究硕士研究生：刘颖指导教师：李占双教授学科、专业：化学工程与技术论文主审人：王君教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文功能化咪唑基离子液体的制备及其在氧气传感器中的应用研究硕士研究生：刘颖指导教师：李占双教授学位级别：工学硕士学科、专业：化学工程与技术所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学Classifi

2、edIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngSynthesisofFunctionalizedIminazole-basedIonicLiquidandItsApplicationinOxygenSensorCandidate:LiuYingSupervisor:Prof.LiZhanshuangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemistryEngineeringandTechnolog

3、yDateofSubmission:Jan.,2018DateofOralExamination:Mar.,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识

4、到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本

5、声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日功能化咪唑基离子液体的制备及其在氧气传感器中的应用研究摘要氧气不单单用于保障人类生命，在一些工农业、环境和交通等领域也有诸多涉及。用于探测氧气的传感器分为很多类，其中电化学气体传感器由于其在灵敏度和选择性上卓越的性能，使其成为最有前景的选择。然而，电化学气体传感器常采用常规溶剂，存在溶剂易蒸发、生命周期短的问题。可以通过使用室温离子液体（RTILs）代替传统溶

6、剂来避免这些问题，其具有各种各样吸引人的物理和化学性质，包括无毒、低蒸气压、高导电性、宽电化学窗口、高的物理化学稳定性和对于一系列气体的高溶解度。特别是可以忽略不计的蒸气压消除了溶剂蒸发的问题，使得人们将其作为氧传感器电解质的研究非常成功。本论文合成了咪唑基离子液体作为氧气传感器的电解质，并对离子液体（ILs）进行改性以提高电解质的电化学性能和氧敏感性能。本论文采用简单的一锅法成功制备了室温下呈固态的1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（EMIMPF6）和1-丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（PMIMPF6），以及室温下

7、呈液态的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF6），并对上述三种ILs进行电化学测试，结果表明BMIMPF6性能最佳，并对BMIMPF6进行改性。将湿化学还原法制得的铂纳米颗粒修饰的酸化有序介孔碳（Pt/CMK-3-COOH）与BMIMPF6均匀混合，经测试可知，氧气浓度与响应电流呈现良好的线性关系，证明该混合体系作为电解质组装的传感器对氧气有较好的敏感性能。为改善单一ILs黏度大的弊端，考虑采用两种ILs混合的实验思路，为了操作方便，从三种ILs中选取室温下为液态的BMIMPF6，将1-乙烯基咪唑（VI

8、M）与其混合，通过调整两种ILs的质量百分比，得出性能最佳的配比，再按照这个配比将固态EMIMPF6和PMIMPF6分别与VIM混合，通过分析循环伏安（CV）、交流阻抗（EIS）和计时电流等电化学测试结果，得知40%EMIMPF6+60%VIM性能最佳。并在此基础上混入电沉积法制得的钴包覆的碳纳米线（Co/C），通过一系列测试，确定38%EMIMPF6+57%VIM+5%