發(fā)布時間：2020-06-12 03:03

【摘要】：酚類化合物是一類重要的化工、醫(yī)藥中間體,在很多領域具有廣泛的應用,導致工業(yè)廢水中含有許多酚類物質,對環(huán)境和人體造成不可逆的危害。因此,水中酚類化合物的檢測引起了人們的關注。對氨基苯酚鹽酸鹽(PAH)與對苯二酚(HQ)的分子結構相對簡單,且都有電化學活性,因此可用電化學方法來進行檢測,而它們與檢測過程中所用溶劑或其他物質不可避免的會發(fā)生相互作用。離子液體是一種新型的優(yōu)良溶劑,具有獨特的物化性質,在催化、萃取、分離、吸附及電化學領域應用廣泛。離子液體常被用于制作各種修飾電極或電化學傳感器來檢測水中PAH(HQ)的含量;同時在這兩種酚類物質的其他研究中(如吸附、萃取、分離領域等),離子液體也可作為傳統有機溶劑的替代品。離子液體與上述兩種酚類物質間能夠發(fā)生相互作用是其得以應用的基礎,同時,相互作用的存在還會影響離子液體及酚類物質的性能。因此,研究離子液體與PAH、HQ在水溶液中的相互作用,不僅可為水中酚類化合物的檢測、萃取、吸附提供一定的幫助,還可基于溶劑-溶質作用,提升離子液體的萃取性能。本文中,對于三個混合體系(PAH-水、PAH-咪唑類離子液體-水、HQ-咪唑類離子液體-水)的相互作用進行了詳細研究。具體的研究內容如下:1、使用紫外-可見吸收光譜、循環(huán)伏安法及核磁共振氫譜,探討了PAH-H_2O混合體系的相互作用。結果發(fā)現:在該體系中,PAH中的-OH、-NH_3~+與水分子間存在氫鍵,導致PAH的電化學氧化反應難以進行;且PAH的紫外吸收光譜發(fā)生藍移。密度泛函理論、原子中的分子理論和自然鍵軌道分析結果也表明該體系中存在氫鍵作用,與實驗結果一致。此外,核磁共振結果還表明:在PAH濃度較大時,體系中還存在PAH苯環(huán)之間的π-π堆積作用。2、使用核磁共振氫譜、循環(huán)伏安法,研究了PAH-咪唑類離子液體-水混合體系的相互作用。實驗結果表明:PAH與離子液體存在π-π堆積作用,該作用的存在提高了PAH中苯環(huán)上羥基的電化學活性,使其更易被氧化。此外,離子液體陰、陽離子的結構也會影響PAH與離子液體的相互作用。3、基于HQ與水的相互作用研究,使用核磁共振氫譜、循環(huán)伏安法,研究了HQ-咪唑類離子液體-水混合體系的相互作用。根據循環(huán)伏安結果和核磁共振氫譜,發(fā)現若離子液體濃度大于HQ濃度,二者之間的作用類型以π-π堆積為主;若離子液體濃度小于HQ濃度,二者之間的作用類型以氫鍵為主。量子化學計算也進一步證實了該混合體系中存在氫鍵和π-π堆積兩種作用方式。此外,離子液體中陰、陽離子的結構對二者的相互作用也有不同程度的影響。
【圖文】：

我國工業(yè)發(fā)展勢頭強勁，取得了令人矚目的成就，但隨之也出現了前，空氣、土壤、水源等均受到不同程度的污染。尤其是水源，污染水（含有農藥、重金屬離子及酚類物質）的大量排放，其中，酚類化污染源[1]。酚類化合物是一類重要的有機中間體，在醫(yī)藥、涂料、橡冶煉等領域應用廣泛，導致大量的酚類物質被排放到水中[2]。水資源存的基礎，而含酚廢水的大量排放，會引起水體的污染，嚴重危害生，甚至有致癌、致畸與致基因突變的風險[3]。研究表明：動物體攝取致死亡[4,5]。因此，對水體中酚類物質的檢測、轉化、降解等研究的重文以結構較為簡單的對氨基苯酚鹽酸鹽和對苯二酚為主體，研究其與體的相互作用，可以為水中復雜酚類化合物的檢測、去除等提供理論對氨基苯酚/對苯二酚/離子液體簡介

反應受到了抑制。根據 CV 和紫外-可見吸收光譜的結果，結合 PAH 的分子結學機理，我們認為：PAH 中的-OH 和-NH3+的氫原子與 H2O 的氧原子之間形成氫鍵的形成有效地保護了-OH 和-NH3+，使它們難以提供質子，即 PAH 難以發(fā)氧化和還原。2.2.3 量子化學計算眾所周知，在水溶液中，PAH 以 PAH+和 Cl-的形式存在。為了驗證 PAH 和 H鍵的形成，在氣相計算的基礎上，我們對 PAH+和 Cl-分別與 H2O 的作用進行了溶液）的 DFT 計算，所得到的 PAH+-H2O，Cl--H2O 穩(wěn)定復合物構型如圖 2-3-H2O 復合物的相關結構參數見表 2-1。通常，H 和 O 的的距離小于二者的范德華原子半徑之和（2.72 ），并且 O的夾角大于 90°，認為 H 和 O 之間存在氫鍵。同理，對于 H 和 F 原子，，二者于 2.67 ，也可認為二者之間存在氫鍵[24]。
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X703;O657

【參考文獻】

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本文編號：2708912