[发明专利]防腐电极在提高有机电合成反应的选择性及产率中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学合成用电极材料，该电极材料主要用于提高电化学合成反应的选择性和产率。

背景技术

电化学合成过程由于具有反应温和、选择性高等优点而受到青睐。但是合成时所采用的电解液往往是强酸或强碱，这些物质在增加溶液导电性的同时，也势必对电极材料造成严重的腐蚀。有机电化学合成环境更为严苛，对于电极材料的要求更高。因此，通常采用贵金属（铂、钯等）电极材料进行电化学有机合成。然而，一方面贵金属价格昂贵，另一方面贵金属电极在电化学反应中仅起到传输电子的作用，因此产率和选择性偏低，合成效率不高。

苯胺单体通过电化学方法在不锈钢等基体电极表面聚合形成聚苯胺保护膜，使得作为基体电极的惰性电极及普通金属电极不仅在防腐性能上得到有效提高，同时电极的导电性能也得到增强，因此，聚苯胺膜电极材料替代贵金属电极材料成为可能。

但聚苯胺保护膜自身具有脆性和多孔性，加之其与基体的黏附性比较低，所以，若将其应用于电化学有机合成中，存在聚苯胺保护膜易脱落的问题，而且反应效率也不高。

一种覆有聚吡咯的钛基体（“poly(dopaminc)assisted deposition of adherent PPy film on Ti substratc”，《Process in Organic Coatings》，Simona Popescu等，第77卷，第1890-1900页，公开日：20140716）及一种电极（“Silanized Polyaniline as an Rlectrochromic material”，M. Ahsan habib 等，《J.Electrochem.Soc.>，第135卷第6期，第1692-1695页，公开日19910630），有效的解决了聚苯胺保护膜易脱落的问题，所以容易想到利用上述电极的电化学稳定性在有机电合成反应中应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种防腐电极的新用途，该电极材料的防腐性能优异，材料表面的导电聚合物膜不易脱落，可在合成环境严苛的电化学有机合成中应用；同时因该防腐电极还同时具有良好的电化学活性，可使有机合成反应高效进行，获得目标产物的产率高、选择性好。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种防腐电极在提高有机电合成反应的选择性及产率中的应用，所述防腐电极由以下材料及步骤制备而成：

1、将表面处理后的基体电极放入浓度为1-200 mg/L的化学改性剂水溶液中浸泡2-4小时后，取出晾干；

所述的基体电极为惰性电极或金属电极；所述惰性电极为玻碳电极或石墨电极；所述金属电极材料为铁、镍或铜中的一种；

所述化学改性剂为硅烷偶联剂、多巴胺、十八胺或全氟辛基磺酸中的一种或几种的混合物；

2、将上述基体电极放入含有0.1-0.5 mol/L导电聚合物单体的电解质溶液中作为阳极，阴极采用铂电极，进行电解反应；

所述的导电聚合物单体为苯胺、吡咯、噻吩中的一种。

步骤2所述的电解反应方法为恒电位聚合法、循环伏安法或恒电流法中的一种。

优选为增加电极的电催化活性，以步骤2所得电极为阴极、铂电极为阳极，继续以0.1-1.0mg/mL贵金属盐的水溶液为电解液，进行电解反应。

所述贵金属盐是指金、银或钯的可溶盐的一种。

本发明的有益效果：

1、适合比例的化学添加剂在基体电极与导电膜的界面引入过渡层，过渡层中含有丰富的耦合基团，使得电极表面反应活性增强，为后续的导电聚合物与基体的结合提供条件，确保具有防腐蚀性能的导电聚合物膜（尤其是在强酸条件下）更有效的保护电极基体，同时促进导电聚合物单体通过电化学聚合方式在基体（玻碳、石墨、金属）电极表面成膜，膜的结合力提升，所形成的复合导电聚合物膜对电极起防腐、保护作用；

2、在电化学有机合成过程中，导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）层可有效保护基体电极并促进有机合成反应高效进行，具体来说包括：一方面，苛刻反应条件（强酸、强碱）下对电极基体起保护作用，利用导电聚合物的防腐蚀性能避免基体电极的腐蚀掉渣、甚至穿孔；另一方面，作为有机合成用阳极材料使用中，电极表面大量的活性基团（羟基、羧基、氨基等）能够牢牢吸附、物理/化学键合化学性质稳定的有机物，增大对有机物的捕获和反应能力，缩短反应路径，确保反应高效进行，从而大大提高阳极材料的电氧化性能，获得目标产物的产率高、选择性好，满足高效有机电合成的需要。

附图说明