離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽的電化學(xué)降解機(jī)理

干思宇 吳敏 孫仕杰 魏勇

（西南科技大學(xué)材料與化學(xué)學(xué)院， 綿陽(yáng) 621010）

離子液體（Ionic liquids，ILs）是一種在室溫下呈液態(tài)的鹽，一般由有機(jī)陽(yáng)離子與陰離子構(gòu)成，被認(rèn)為是一種“綠色溶劑”。由于ILs 具有液程寬、不揮發(fā)以及離子導(dǎo)電性優(yōu)異等特性，近年來(lái)成為電化學(xué)合成[1-2]、聚合物電解質(zhì)[3-4]和柔性傳感材料[5-6]等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

一般認(rèn)為，在電化學(xué)窗口以內(nèi)（通常小于6 V）ILs 是比較穩(wěn)定的，基本不發(fā)生電化學(xué)降解反應(yīng)，或發(fā)生電化學(xué)降解反應(yīng)的電流密度很低[7]。然而，如果外部電壓超過(guò)ILs 的電化學(xué)窗口，或ILs 長(zhǎng)期處于電流接通的狀態(tài)，ILs 不但會(huì)發(fā)生電化學(xué)降解反應(yīng)，還會(huì)使離-電界面發(fā)生顯著變化，進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)失穩(wěn)或電化學(xué)器件失效[8]。另外，利用ILs 的電化學(xué)降解反應(yīng)，也可以設(shè)計(jì)出具備特殊功能的離子導(dǎo)體材料。例如，在環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑中引入ILs，可以制備出不但具有高粘接強(qiáng)度，而且通電可以快速拆卸、按需剝離的離子導(dǎo)體膠黏劑；初步研究表明，其電致剝離機(jī)理與ILs 的電化學(xué)降解及其對(duì)粘接基材的作用機(jī)制密切相關(guān)[9-10]。因此，深入了解ILs 的電化學(xué)降解機(jī)理以及過(guò)程中離-電界面的變化機(jī)制具有重要的意義。

咪唑型ILs 的熱穩(wěn)定性好，合成和改性方式多樣，實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，對(duì)咪唑ILs 電化學(xué)降解機(jī)理的研究是當(dāng)前ILs 的熱點(diǎn)研究方向。Li 等[11]通過(guò)核磁共振氫譜研究了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[BMIM]BF4）電解后液相組分的成分與結(jié)構(gòu)，提出咪唑陽(yáng)離子（[BMIM]+）在陰極得到電子，C2 位上的氫原子脫除生成氫氣，四氟硼酸根陰離子（BF4-）在陽(yáng)極失去電子生成氟氣單質(zhì)（F2）與三氟化硼（BF3）；Bortolami 等[12]通過(guò)核磁共振氟譜研究了[BMIM]BF4電解后的液相成分，也證實(shí)了有BF3生成；Tian 等[13]通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算的方法，提出[BMIM]+上N1 位與N3 位上的烷基也可能發(fā)生脫除反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的烷基自由基。目前，對(duì)ILs 的電化學(xué)降解的研究主要集中在電解后液相組分的結(jié)構(gòu)，或者基于理論上的計(jì)算模擬，較少關(guān)注ILs 電降解過(guò)程中釋放的氣體，這主要是因?yàn)樗鸭z測(cè)ILs 降解過(guò)程釋放的氣體組分比較困難，導(dǎo)致ILs 的電化學(xué)降解機(jī)理至今尚未闡明，不利于ILs 的應(yīng)用與相關(guān)離子導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。在電降解過(guò)程中，ILs 的陰離子和陽(yáng)離子在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但電極表面物理化學(xué)性質(zhì)的變化卻極少被關(guān)注，因此，研究ILs 在電降解過(guò)程對(duì)電極的影響機(jī)制，對(duì)于理解ILs 的電降解機(jī)理也具有重要的作用。

本研究通過(guò)原位質(zhì)譜技術(shù)，以304 不銹鋼（SS）為電極，分析了[BMIM]BF4在15 V 直流電壓下的電化學(xué)降解產(chǎn)物，并研究了電解前后陰極SS 與陽(yáng)極SS 的形貌和結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而探討了[BMIM]BF4的電化學(xué)降解機(jī)理及其對(duì)SS 材質(zhì)的作用機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

MP1005D 型直流電源（梅盛電力科技有限公司）；i-DEMS 100 型微分電化學(xué)質(zhì)譜儀（上海零露儀器設(shè)備有限公司）；TESCAN MIRA4 型掃描電子顯微鏡（捷克TESCAN 公司）；Rigaku TG-DTA 8122 型熱分析儀（日本Rigaku 公司）；XPert Pro 型X-射線衍射儀和Thermo Scientific K-Alpha 型X-射線光電子能譜儀（美國(guó)Thermo Fisher Scientific 公司）。

[BMIM]BF4（98%，北京伊諾凱科技有限公司）；乙醇（95%，成都市科隆化學(xué)品有限公司）。SS 購(gòu)自本地五金店。

1.2 [BMIM]BF4的電化學(xué)降解過(guò)程

[BMIM]BF4的電解過(guò)程在一個(gè)有蓋的電化學(xué)反應(yīng)池中完成。電解所用的陽(yáng)極與陰極均為SS（尺寸：15 mm×6 mm×1 mm）， 使用前，先用打磨機(jī)打磨SS 表面以去除雜質(zhì)，然后用95%乙醇清洗至少3 次，烘干。電化學(xué)反應(yīng)池配有電極桿，通過(guò)螺絲將SS 固定在電極桿上。然后，取3 mL[BMIM]BF4加入電化學(xué)反應(yīng)池中，將電極桿插入電化學(xué)反應(yīng)池，確保SS 在[BMIM]BF4中的浸沒(méi)深度約1 cm；電源電壓設(shè)置為15 V， 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，持續(xù)通電1 min， 觀察并記錄現(xiàn)象。電解結(jié)束后，分別用掃描電鏡（SEM）、X-射線衍射（XRD）與X-射線光電子能譜（XPS）表征陰極SS 和陽(yáng)極SS 的表面形貌、結(jié)構(gòu)及特定元素的化學(xué)環(huán)境。為去除SS 表面吸附的雜質(zhì)，在制備SEM、XRD 與XPS 測(cè)試樣品時(shí)，電解后的SS 電極需用95%乙醇浸泡并清洗至少3 次。

1.3 [BMIM]BF4電化學(xué)降解的氣體產(chǎn)物分析

采用原位質(zhì)譜技術(shù)，用微分電化學(xué)質(zhì)譜儀檢測(cè)[BMIM]BF4的電化學(xué)降解產(chǎn)物（圖1），整個(gè)測(cè)試在低于5×10-6Pa 的高真空條件下進(jìn)行。測(cè)試時(shí)，將5 mL[BMIM]BF4加入到一個(gè)圓柱形石英容器（直徑25 mm，高度45 mm）中，將其置于原位質(zhì)譜儀內(nèi)部，外部直流電源（15 V）接通后，以高純氬氣（Ar）為載氣，將電解釋放出的氣體產(chǎn)物經(jīng)過(guò)冷阱后，再輸送到質(zhì)譜儀（輸送速度5 mm/min），實(shí)時(shí)檢測(cè)[BMIM]BF4電解產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物，通電時(shí)間約持續(xù)1 min；質(zhì)譜儀所用離子源為70 eV 的EI 離子源；原位質(zhì)譜測(cè)試所用的電極為直徑0.2 mm 的304 不銹鋼絲。

圖1 原位質(zhì)譜測(cè)試示意圖Fig.1 Schematic of in-situ electrolysis mass spectrum measurement

2 結(jié)果與討論

2.1 [BMIM]BF4的電化學(xué)降解過(guò)程

由[BMIM]BF4的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖（圖2）可見(jiàn)，構(gòu)成[BMIM]BF4的陽(yáng)離子是一個(gè)具有芳香性的[BMIM]+，咪唑環(huán)的N1 位上連接1 個(gè)丁基，N3 位上連接1 個(gè)甲基，1 個(gè)正離子被離域分散在整個(gè)咪唑環(huán)上，構(gòu)成[BMIM]BF4的陰離子是BF4-。

圖2 離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽（[BMIM]BF4）的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.2 Chemical structure of ionic liquids 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([BMIM]BF4)

在15 V 直流電壓下，[BMIM]BF4電化學(xué)降解過(guò)程如圖3 所示，電源接通前，體系的狀態(tài)為無(wú)色透明（圖3A 和3B），接通電源10 s 后，陽(yáng)極SS 表面的顏色由銀白色轉(zhuǎn)變?yōu)榻瘘S色（圖3C），這是因?yàn)殛?yáng)極SS發(fā)生了陽(yáng)極溶解反應(yīng)，零價(jià)金屬單質(zhì)（Me0）失去電子，被氧化為高價(jià)金屬離子（Mex+）。同時(shí)，在陰極SS上，可觀察到大量氣泡，說(shuō)明[BMIM]+在陰極發(fā)生了電化學(xué)降解反應(yīng)，并釋放出氣體。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)（圖3D～3H），陽(yáng)極SS 顏色逐漸加深，由金黃色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S褐色，陽(yáng)極SS 的黃褐色由電極表面擴(kuò)散至液相中，并逐漸向陰極擴(kuò)散；在液面上方還可觀察到少許白煙。此外，在陽(yáng)極SS 表面也觀察到少量氣泡，表明在陽(yáng)極SS 表面除了發(fā)生金屬的陽(yáng)極溶解反應(yīng)以外，還發(fā)生了其它產(chǎn)生氣體的電化學(xué)反應(yīng)。

圖3 [BMIM]BF4 在15 V 直流電壓下處理不同時(shí)間的數(shù)碼照片:（A、B）0 s，其中圖B 是圖A 的選區(qū)放大圖; （C） 10 s; （D） 20 s; （E） 30 s; （F） 40 s; （G） 50 s; （H） 60 sFig.3 Digital photographs of [BMIM]BF4 after treating with a 15 V DC voltage for different time: (A, B) 0 s,Fig.3B is the enlarged view of Fig.3A; (C) 10 s; (D) 20 s; (E) 30 s; (F) 40 s; (G) 50 s; (H) 60 s

2.2 [BMIM]BF4的電化學(xué)降解產(chǎn)物

由圖4 可知，[BMIM]BF4在15 V 直流電壓下電化學(xué)降解，產(chǎn)生的氣體經(jīng)原位質(zhì)譜檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)大量H+（m/z1）、H2+·（m/z2）、碳?xì)浠衔锏姆肿与x子及其碎片離子，包含CH2+·（m/z14）、CH3+（m/z15）、CH4+·（m/z16）、C2H3+（m/z27）、C2H4+·（m/z28）、C2H5+（m/z29）、C2H6+·（m/z30）、C3H5+（m/z41）、C3H6+·（m/z42）與C3H7+（m/z43），這是由于[BMIM]+在陰極發(fā)生電化學(xué)降解所致。接通電源后，[BMIM]+向陰極移動(dòng)并富集，咪唑環(huán)上的C2 位的氫原子酸性較強(qiáng)[14-15]，容易發(fā)生脫除反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)镠+，[BMIM]+的C2 被還原為飽和碳，產(chǎn)生的H+在陰極容易得到電子，轉(zhuǎn)變?yōu)闅渥杂苫℉·）；同時(shí)，咪唑環(huán)上N1 位的丁基與N3 位的甲基也發(fā)生了脫除反應(yīng)，分別產(chǎn)生丁基自由基（C4H9·）與甲基自由基（CH3·）[16]，生成的這3 種自由基相互結(jié)合，進(jìn)而生成H2與CH4、C2H6與C4H10等碳?xì)浠衔?，這也是電化學(xué)降解過(guò)程在陰極SS 表面觀察到大量氣泡的原因。

圖4 （A） 質(zhì)荷比（m/z）從0 到80 的質(zhì)譜圖；（B）不同m/z 碎片離子的離子電流強(qiáng)度隨時(shí)間的關(guān)系Fig.4 (A)Mass spectra cover the m/z value range from 0 to 80;(B)Time variations of the ion current intensity of ions with different m/z value

在原位質(zhì)譜測(cè)試過(guò)程中，也記錄到大量BF3、有機(jī)氟化物的分子離子及其碎片離子（圖4B），如BF+·（m/z30）、CHF+·（m/z32）、CH3F+·（m/z34）、C2HF+·（m/z44）、C2H4F+（m/z47）與BF2+（m/z49），表明在陽(yáng)極富集的BF4-也發(fā)生了電化學(xué)降解。該過(guò)程中BF4-失去電子被氧化，并脫去1 個(gè)氟自由基（F·），產(chǎn)生BF3，這也是液面上方觀察到白煙的原因[17-18]。脫除的F·活潑性較強(qiáng)，在原位質(zhì)譜測(cè)試過(guò)程的高真空環(huán)境下（＜5×10-6Pa）很容易與陰極產(chǎn)生的烷烴或烷基自由基反應(yīng)，生成氟化烷烴。

此外，在[BMIM]BF4的原位質(zhì)譜測(cè)試過(guò)程中，還記錄到了部分氧氣、含氧化合物的分子離子以及碎片離子（圖4B），包含O+（m/z16）、O+·（m/z16）、OH+（m/z17）、H2O+·（m/z18）、O2+·（m/z32）與OF+（m/z35），這是由于[BMIM]BF4中含有少量水分的緣故。[BMIM]BF4在100°C 下的恒溫失重曲線（圖5）表明，[BMIM]BF4中含有約1.24%（m/m）的水分。在電解過(guò)程中，微量水分發(fā)生電離，產(chǎn)生的氫氧根（OH-）向陽(yáng)極移動(dòng)，失去電子被氧化為O2，這也是在陽(yáng)極能觀察到少量氣泡的原因；電離產(chǎn)生的H+向陰極移動(dòng)，得到電子被還原為H2。

圖5 [BMIM]BF4 在100 ℃下的恒溫?zé)崾е厍€Fig.5 Thermogravimetry (TG) curve of [BMIM]BF4 at constant temperature of 100 ℃

2.3 電極表面的形貌與結(jié)構(gòu)變化

電解前后原始SS、陽(yáng)極SS 與陰極SS 表面的SEM 照片如圖6 所示，原始SS 表面除機(jī)械打磨痕跡外，無(wú)其它新物相生成，原始SS 表面的元素成分主要包含65.7%（m/m）Fe、17.0%（m/m）Cr、7.4%（m/m）Ni 和1.1% （m/m）O（圖6A～6C 和表1）。

表1 原始SS、陽(yáng)極SS與陰極SS表面Fe、Cr、Ni、C、O與F元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Weight fraction of Cr, Fe, Ni, C, O and F elements on the surface of pristine SS, anodic SS and cathodic SS

圖6 原始不銹鋼（SS）電極（A、B）、陽(yáng)極SS（D、E）與陰極SS（G、H）的掃描電鏡照片;選區(qū)二維能譜掃描圖（C、F、I）Fig.6 Scanning electron microscopy images of pristine stainless steel(SS)electrode(A,B),anoidc SS(D,E)and cathodic SS(G,H),and the corresponding energy dispersive spectroscopy mapping of the selected area(C,F,I)

電解后的陽(yáng)極SS 表面，新出現(xiàn)了許多腐蝕坑及裂紋，腐蝕坑與裂紋的尺寸均達(dá)到微米級(jí)；而且，在陽(yáng)極SS 表面還觀察到大量的固體顆粒物，其尺寸約為0.5～2.0 μm（圖6D～6E）。能譜（Energy dispersive spectrum analysis，EDS）掃描結(jié)果表明，陽(yáng)極SS 表面的F 元素與O 元素明顯增加（圖6F 和表1），分別達(dá)到35.0%（m/m）與10.3%（m/m）；對(duì)應(yīng)Fe、Cr 與Ni 的含量降低至32.8%（m/m）、8.3%（m/m）與3.5%（m/m）（表1）。這表明電解后陽(yáng)極SS 的金屬被氧化，可能生成了大量的金屬氟化物（MeFx），同時(shí)可能生成了少量的金屬氧化物（MeOx）或金屬氫氧化物（Me（OH）x）微納米顆粒。

電解后陰極SS 表面的形貌也發(fā)生了明顯變化，由圖6G～6I 可見(jiàn)，電解后陰極SS 表面也出現(xiàn)了許多納米顆粒，顆粒尺寸＜50 nm，納米顆粒的元素組成與原始SS 相比并無(wú)顯著區(qū)別，但O 元素含量略增（從1.1%（m/m）增加到1.4%（m/m）），說(shuō)明在電解過(guò)程中，陰極SS 表面的金屬也參與了反應(yīng)，可能也生成了MeOx或Me（OH）x。

為了探究電解后電極表面生成的具體產(chǎn)物，采用XPS 分析了原始SS、陽(yáng)極SS 與陰極SS 表面Fe、Cr、Ni、F 和O 的化學(xué)環(huán)境。由原始SS、陽(yáng)極SS 與陰極SS 的表面的XPS 全譜（圖7A）可見(jiàn)，在原始SS表面明顯檢出Fe、Cr、Ni、C 與O 元素；在陽(yáng)極SS 表面除了檢測(cè)到以上元素外，在685 eV 附近還檢出F 元素，而在陰極SS 表面只檢出痕量的F 元素。圖7B、7C 與7D 分別是Fe 2p、Cr 2p 與Ni 2p 的XPS 精細(xì)譜，其中，707.1 和711.2 eV 處的峰分別是零價(jià)鐵（Fe0）和三價(jià)鐵（Fe3+）的吸收峰，719.9 和724.3 eV 處的峰為Fe 2p 的伴峰；573.9 和576.7 eV 處的峰分別是零價(jià)鉻（Cr0）和三價(jià)鉻（Cr3+）的吸收峰，583.8 和586.5 eV 處的峰為Cr 2p 的伴峰；853.2 和856.3 eV 處的峰分別是零價(jià)鎳（Ni0）和二價(jià)鎳（Ni2+）的吸收峰，870.4 和874.2 eV 處的峰為Ni2p 的伴峰[19]。與原始SS 對(duì)比，電解后陽(yáng)極SS 表面Fe0、Cr0與Ni0對(duì)應(yīng)的吸收峰全部消失，表明陽(yáng)極SS 表面的金屬在電解過(guò)程中全部被氧化為高價(jià)金屬離子Fe3+、Cr3+與Ni2+；電解后陰極SS 表面的Fe0、Cr0與Ni0對(duì)應(yīng)的吸收峰有輕微變?nèi)?，說(shuō)明陰極SS 表面的金屬在電解過(guò)程中也存在少量金屬被氧化，也轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)金屬離子Fe3+、Cr3+與Ni2+。

圖7 原始SS、陽(yáng)極SS 與陰極SS 的表面的XPS 全譜與精細(xì)譜：（A）全譜；（B）Fe 2p；（C）Cr 2p；（D） Ni 2p；（E） F 1s；（F） O 1sFig.7 Wide-scan and high resolution X-ray photoelectron spectra of pristine SS, anodic SS and cathodic SS:(A) Full-scan; (B) Fe 2p; (C) Cr 2p; (D) Ni 2p; (E) F 1s; (F) O 1s

圖7E 為F 1s 的XPS 精細(xì)譜，684.5 eV 處的峰對(duì)應(yīng)有機(jī)氟化物的B—F 鍵，685.8 eV 處的峰為金屬氟化物的Me—F 鍵[20]。電解后在陽(yáng)極SS 表面新出現(xiàn)寬而大的Me—F 吸收峰，進(jìn)一步證明電解過(guò)程中，陽(yáng)極SS 的Fe、Cr 與Ni 元素被氟化，生成金屬氟化物顆粒FeF3、CrF3與NiF2。在陰極SS 表面，在684.5 eV位置也出現(xiàn)了一個(gè)較弱的B-F 鍵吸收峰，可歸屬于物理吸附的[BMIM]BF4。圖7F 為O 1s 的XPS 精細(xì)譜，530.2 和531.6 eV 處的峰分別為MeOx和Me（OH）x的吸收峰，這表明原始SS 表面的O 元素主要以MeOx與Me（OH）x的形式存在。電解后，陽(yáng)極SS 表面的對(duì)應(yīng)MeOx吸收峰消失，表明陽(yáng)極SS 的表面的O 元素全部以Me（OH）x的形式存在，而陰極SS 表面的O 元素則以MeOx與Me（OH）x的形式共同存在，但陰極SS 表面的Me（OH）x明顯增多，說(shuō)明陰極表面有部分金屬單質(zhì)轉(zhuǎn)化為Me（OH）x。

為了進(jìn)一步研究電解前后SS 電極表面的結(jié)構(gòu)變化，采用XRD 研究了原始SS、陰極SS 與陽(yáng)極SS 表面的晶體結(jié)構(gòu)。由圖8 可見(jiàn)，電解后，在陽(yáng)極SS 表面觀察到了Me（OH）x和MeFx的衍射峰，而在陰極SS表面則只觀察到了Me（OH）x的衍射峰，其中，29.1°、38.9°、47.1°與48.2°處的峰可歸屬于γ-Fe（OH）3的峰，20.8°、32.1°、33.5°、34.7°、35.8°與55.4°處的峰可歸屬于α-Fe（OH）3的峰，18.8°與19.6°處的峰歸屬于Cr（OH）3，18.0°處的峰歸屬于Ni（OH）2的峰[21]；23.3°處的峰歸屬于NiF2的峰，26.9°處的峰歸屬于FeF3與CrF3的峰[22-23]。以上結(jié)果充分表明，電解后陽(yáng)極SS 表面出現(xiàn)的微納米顆粒主要是Me（OH）x與MeFx，陰極SS 表面出現(xiàn)的納米顆粒物主要是Me（OH）x。

圖8 原始SS、陽(yáng)極SS 與陰極SS 的表面的XRD 譜圖Fig.8 XRD patterns of the pristine SS, anodic SS and cathodic SS

2.4 [BMIM]BF4的電降解機(jī)理及其對(duì)SS表面的作用機(jī)制

結(jié)合上述測(cè)試結(jié)果，推測(cè)了[BMIM]BF4的電化學(xué)降解過(guò)程及其對(duì)SS 表面的作用機(jī)制。在直流電壓作用下，陽(yáng)極SS 發(fā)生陽(yáng)極溶解反應(yīng)，零價(jià)金屬原子失去電子，被氧化為高價(jià)金屬離子。同時(shí)，BF4-向陽(yáng)極移動(dòng)并發(fā)生降解，生成F·與BF3，其中F·易與陽(yáng)極金屬結(jié)合，生成金屬氟化物。[BMIM]+向陰極移動(dòng)，C2位上的氫原子脫除生成H+，H+在陰極得到電子，被還原為H·；同時(shí)，[BMIM]+上N1 位上的丁基與N3 位上的甲基脫除，生成CH3·與C4H9·，在陰極生成的3 種自由基可相互結(jié)合，釋放出H2及CH4、C2H6與C4H10等碳?xì)浠衔餁怏w；由于CH3·與C4H9·自由基具有較強(qiáng)的氧化性，可與陰極金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成金屬烷基化合物，而金屬烷基化合物不穩(wěn)定，在痕量水的作用下發(fā)生水解，生成金屬氫氧化物，同時(shí)釋放出CH4與C4H10氣體。此外，[BMIM]BF4中的微量水分發(fā)生電離，電離產(chǎn)生的OH-在電場(chǎng)作用下向陽(yáng)極移動(dòng)，一部分OH-直接與生成的高價(jià)金屬離子結(jié)合，生成金屬氫氧化物；另一部分OH-在陽(yáng)極失去電子，被氧化為O2。水分子電離產(chǎn)生的H+向陰極移動(dòng)，得到電子，也釋放出H2（圖9）。

圖9 [BMIM]BF4 的電化學(xué)降解機(jī)理及其對(duì)SS 電極的作用機(jī)制Fig. 9 Electro-decomposition mechanism of [BMIM]BF4 and the impacts on SS electrode

3 結(jié)論

本研究通過(guò)原位分析ILs 電化學(xué)降解過(guò)程中產(chǎn)生氣體產(chǎn)物以及電解后電極表面的形貌與結(jié)構(gòu)變化，探討了[BMIM]BF4的電化學(xué)降解機(jī)理，為ILs 電化學(xué)降解的科學(xué)研究方法提供了參考；拓寬了對(duì)ILs 電化學(xué)穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)離子導(dǎo)體膠黏劑的電致按需剝離機(jī)制的理解。但是，構(gòu)成ILs 的離子種類繁多，結(jié)構(gòu)多樣，不同離子構(gòu)成的ILs 的電化學(xué)降解的產(chǎn)物以及對(duì)不同電極材料的影響機(jī)制可能存在較大差異。簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地獲取不同結(jié)構(gòu)ILs 的電化學(xué)降解機(jī)理，分析ILs 電解過(guò)程對(duì)不同電極的影響機(jī)制以及合理運(yùn)用ILs 的電解效應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能材料，是該領(lǐng)域未來(lái)重要的研究方向。