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离子液体/金属界面结构探索及在激光诱导纳米构筑中的应用1报告内容一.背景介绍二.主要研究内容三.工作总结离子液体的合成离子液体中Cu的电沉积Cu沉积层的表征与催化研究激光诱导电沉积进行纳米构筑2一、研究背景室温离子液体是完全由离子组成，在室温下呈液体的有机化合物（有机盐，室温熔盐）。非挥发性热稳定性较宽的电化学窗口良好的导电性导热性3离子液体的应用有机合成电化学环境科学其他纳米材料萃取分离离子液体电沉积、电池、电化学合成、电容器、传感器等41.离子液体的合成NNn-C4H9BrCH3NNC4H9CH3Br60oC[BMIm]BrNNC4H9CH3BrNaBF4H2ONNC4H9CH3BF4[BMIm]BF4NaBr二、主要研究内容5实验过程将溴代正丁烷滴入N-甲基咪唑(摩尔比1:1.05)，速率1滴/秒，反应时间1d，然后用乙酸乙酯洗涤除去未反应的n-BrC4H9得到[BMIM]Br。称重，与NaBF4(摩尔比1:1.05)反应1d，再在冰水浴条件下萃取离子液体并水洗去溴离子，之后除CH2Cl2和H2O，得到[BMIM]BF4。6以[BMIM]BF4为溶剂，50mMCu(NO3)2为溶质，含水量为0.15mol/L，以导电玻璃ITO为工作电极，Pt丝为对电极，Pt环为准参比电极，在不同电位下进行Cu的电沉积。2.离子液体中Cu的电沉积7导电玻璃在加入0.05mol/LCu(NO3)2后离子液体中的CV图-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.0-400-300-200-1000100200300Current(μA)Potential(Vvs.Pt)-0.97V-0.83V-0.16V0.027V83、Cu沉积层的表征与催化1)SEM扫描电子显微镜SEMimagesofsurfacelayeronITOelectrodesdepositedatdifferentpotentials.(a-d:-0.5V,-0.6V,-0.7V,-0.97V)Scalebar=2µm92)SERS表面增强拉曼散射80010001200140016001800dcbax10Ramanshift/cm-1SERSofPyonsurfacelayeronITOelectrodesdepositedatdifferentpotentials.(a-d:-0.5V,-0.6V,-0.7V,-0.97V)10以沉积的铜作催化剂，催化对硝基苯酚与硼氢化钠的反应:3)催化效果OHNO2NaBH4CunanoOHNH211150200250300350400450500550600-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0AbsTime(min)-0.6v150200250300350400450500550600-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0AbsTime(min)-0.7v150200250300350400450500550600-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0AbsTime(min)-0.5v-0.5V~-0.97V催化效果1502002503003504004505005506000.00.51.01.52.02.5AbsTime(min)-0.97v紫外-可见光谱12-0.5~-1.0V硝基含量变化图(λ=401nm)-1001020304050607080-0.20.00.20.40.60.81.01.21.41.6AbsTime(min)-0.5v-0.6v-0.7v-1.0v由每条线的斜率可看出电位越负硝基减少越快13氨基含量变化图(λ=299nm)-1001020304050607080-0.050.000.050.100.150.200.250.300.35AbsTime(min)0.7v0.8v0.9v1.0v1.1v-1001020304050607080-0.050.000.050.100.150.200.250.300.35AbsTime(min)-0.5v-0.6v-0.7v-0.97v由产生氨基的时间可知，电位越负Cu的催化效果越好14WECERELaserPotentiostatX-YStageCellRamanSpectrographComputerMonitorChopperMicroscopeBeamsplitter实验平台4、激光诱导电沉积进行纳米构筑当激光照射到电极表面，会对界面反应产生很大的影响：(1)界面温度上升，平衡电位正移，从而降低反应的活化能(2)界面温度上升，使附近液层产生剧烈的热扰动，加快传质速度，使反应速度加快；(3)基底上光照的微区内发生激发、诱导反应。15以光滑的Pt为工作电极，含50mM的Cu(NO3)2·5H2O为电解质，633nm的激光作为照射光源。(1)不加电位，激光照射5min，没有沉积点出现；(2)加较负电位(-0.1V，未达到金属的沉积电位)，没有激光照射，没有沉积点出现；(3)-0.1V，激光照射2min，有沉积点。照射时间越长，沉积点越大。161min2min3min-0.1v-0.2v-0.3v-0.4v-0.5v不同沉积电位的影响3412在-0.1V时，不同照射时间的沉积点：1到4照射时间分别为2min、30s、10s、5s17沉积阵列18三、工作总结(1)不同电位沉积铜，随电位负移，沉积所得的纳米铜膜越致密。(2)在BMIMBF4离子液体中沉积所得铜纳米颗粒呈现出极强的SERS活性。(3)随着电位负移，沉积出的铜催化活性越来越高(4)在激光纳米构筑中，电位越负，照射时间越长沉积点就越大19致谢本PPT是在导师的精心指导下完成的。在此对导师辛勤的培养表示衷心的感谢和诚挚的敬意!感谢答辩委员会！感谢实验室师兄师姐的帮助！2021