SPEEK阳离子交换膜的合成及其在电还原合成巯基乙酸中的应用

• 作 者: 林埔
• 出 处: 福建师范大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 阳离子交换膜 SPEEK膜 电还原 巯基乙酸

有机电合成是一种能够避免传统有机合成产生污染的技术。作为有机电合成反应装置的核心部件,离子交换膜的性能是影响有机电合成反应及产率的重要因素。目前,用于有机电合成的离子交换膜主要是杜邦公司的Nafion系列膜,虽然它具有优异的性能,且稳定性好,但是其成本高,电流效率低。磺化聚醚醚酮（SPEEK）膜具有优良的机械性能、稳定性以及较高的离子交换容量。其研究的主要方向是作为质子交换膜应用于燃料电池,而作为阳离子交换膜应用于有机电合成还仍未见报道。本文使用50%的发烟硫酸成功磺化了二氯二苯酮（DCK）和二氟二苯酮（DFK）,并利用FT-1R,¹H NMR和¹H-¹H COSY对其结构进行了确认,再分别将这些单体与双酚A通过亲核取代缩聚反应合成了SCPEEK和SPEEK,由于SCPEEK的成膜性差,所以选用SPEEK作为阳离子交换膜的膜材料。同时,通过FT-IR和¹H NMR的测试,结果与预期结构相符。根据不同磺化度的SPEEK膜性能测试的结果,磺化度为120%的SPEEK120膜的含水率为26.45%,离子交换容量为2.0225 meq/g,且具有优良的拉伸性能、热稳定性、尺寸稳定性和H⁺选择渗透性。因此,选择SPEEK120膜作为电解隔膜首次应用于电还原制备巯基乙酸（TGA）,研究了电解温度、电流密度、电解时间及阳极电解液浓度对反应的影响。实验结果表明:在以TGA和二硫代二乙酸（DTDGA）的混合液为阴极电解液,30%H₂SO₄为阳极液,以铅为阴、阳电极,温度为30℃,电流密度为15mA/cm²,电解时间为60min的条件下电解,电流效率可达到59.89%。与传统的Zn粉还原法相比,不仅省去了Zn粉消耗,降低了成本,而且消除了对环境的污染。