吡啶离子液体[BPy][BF4]与乙腈混合体系中杜醌的光化学反应动力学

doi:10.3866/PKU.WHXB201501222

物理化学学报 >> 2015, Vol. 31 >> Issue (3): 419-424.doi: 10.3866/PKU.WHXB201501222

吡啶离子液体[BPy][BF₄]与乙腈混合体系中杜醌的光化学反应动力学

朱光来¹, 王玉¹, 张良伟¹, 刘艳成², 吴国忠²

1. 安徽师范大学原子与分子物理研究所, 安徽芜湖 241000;
2. 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800

收稿日期:2014-11-19 修回日期:2015-01-22 发布日期:2015-03-06
通讯作者: 朱光来, 吴国忠 E-mail:zhglai@mail.ahnu.edu.cn;wuguozhong@sinap.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21173002)和安徽省自然科学基金(1308085MB20)资助项目

Photochemical Reaction Kinetics of Duroquinone in a Mixture of Ionic Liquid [BPy][BF₄] and Acetonitrile

ZHU Guang-Lai¹, WANG Yu¹, ZHANG Liang-Wei¹, LIU Yan-Cheng², WU Guo-Zhong²

1. Institute of Atomic and Molecular Physics, Anhui Normal University, Wuhu 241000, Anhui Province, P. R. China;
2. Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, P. R. China

Received:2014-11-19 Revised:2015-01-22 Published:2015-03-06
Contact: ZHU Guang-Lai, WU Guo-Zhong E-mail:zhglai@mail.ahnu.edu.cn;wuguozhong@sinap.ac.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (21173002) and Natural Science Foundation of Anhui Province, China (1308085MB20).

摘要/Abstract

摘要：

用激光闪光光解方法研究了杜醌(DQ)在吡啶型离子液体N-丁基吡啶四氟硼酸盐([BPy][BF₄])与乙腈(MeCN)组成的共混溶剂中的光化学反应机理与动力学. 实验结果表明, 离子液体[BPy][BF₄]对混合体系中杜醌激发三线态(³DQ^*)的瞬态吸收峰位置和吸光度大小都没有产生明显影响. 在N₂饱和条件下, 无论是在乙腈溶液中还是在[BPy][BF₄]/MeCN混合溶液中³DQ^*的衰减都遵循一级反应动力学规律. 而[BPy][BF₄]的存在对³DQ^*与三乙胺(TEA)之间的电子转移影响显著. 随着[BPy][BF₄]/MeCN 体系中离子液体比例的增加, 杜醌三线态³DQ^*与TEA间的瞬态反应机理没有改变, 但它们之间的光诱导电子转移反应速率和生成自由基的量子产额逐渐降低, 通过改变离子液体的比例可以调节该体系中光诱导电子转移反应的速率和效率.

关键词: N-丁基吡啶四氟硼酸盐, 离子液体, 杜醌, 瞬态吸收光谱, 光诱导电子转移

Abstract:

Photochemical reactions of duroquinone (DQ) in solutions consisting of mixtures of the ionic liquid N-butylpyridinium tetrafluoroborate ([BPy][BF₄]) and acetonitrile (MeCN) were studied using the 355 nm laser flash photolysis technique. Increasing the ratio of [BPy][BF₄] had no obvious impact on the absorption peak of the triplet excited state of DQ (³DQ^*), which followed monoexponential kinetics in the N₂-saturated solution. However, increasing the ratio of [BPy] [BF₄] did affect the photoinduced electron transfer process from triethylamine to ³DQ^* in the mixture by decreasing the reaction rate and the quantum yield of the transient radical. The results highlight the ability to tune the efficiency and the rate of the photoinduced electron transfer by changing the proportion of [BPy][BF₄] in the mixture.

Key words: N-butylpyridinium tetrafluoroborate, Ionic liquid, Duroquinone, Transient absorption spectroscopy, Photoinduced electron transfer

MSC2000:

O644

朱光来, 王玉, 张良伟, 刘艳成, 吴国忠. 吡啶离子液体[BPy][BF₄]与乙腈混合体系中杜醌的光化学反应动力学[J]. 物理化学学报, 2015, 31(3): 419-424.

ZHU Guang-Lai, WANG Yu, ZHANG Liang-Wei, LIU Yan-Cheng, WU Guo-Zhong. Photochemical Reaction Kinetics of Duroquinone in a Mixture of Ionic Liquid [BPy][BF₄] and Acetonitrile[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2015, 31(3): 419-424.

参考文献

(1) Rogers, R. D.; Seddon, K. R. Science 2003, 302, 792. doi: 10.1126/science.1090313
(2) Gu, Y. L.; Shi, F.; Deng, Y. Q. Chin. Sci. Bull. 2004, 49, 515. [顾彦龙, 石峰, 邓友全. 科学通报, 2004, 49, 515.]
(3) Endres, F.; El Abedin, S. Z. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 2101. doi: 10.1039/b600519p
(4) Zhang, P.; Gong, Y.; Lv, Y.; Guo, Y.;Wang, Y.;Wang, C.; Li, H. Chem. Commun. 2012, 48, 2334. doi: 10.1039/c2cc16906a
(5) Dupont, J. J. Braz. Chem. Soc. 2004, 15, 341. doi: 10.1590/S0103-50532004000300002
(6) Bardak, F.; Xiao, D.; Hines, L. G.; Son, P.; Bartsch, R. A.; Quitevis, E. L.; Voth, G. A. ChemPhysChem 2012, 13, 1687. doi: 10.1002/cphc.201200026
(7) Wang, J.; Zhang, L.;Wang, H.;Wu, C. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 4955. doi: 10.1021/jp201604u
(8) Paul, A.; Samanta, A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1957. doi: 10.1021/jp067481e
(9) Yuan, S.; Zhang, Y.; Lu, R.; Yu, A. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2013, 260, 39. doi: 10.1016/j.jphotochem.2013.03.013
(10) Vieira, R. C.; Falvey, D. E. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1552. doi: 10.1021/ja077797f
(11) Gordon, C. M.; McLean, A. J. Chem. Commun. 2000, 1395.
(12) Alvaro, M.; Garc?a, H. Chem. Phys. Lett. 2002, 362, 435. doi: 10.1016/S0009-2614(02)01138-7
(13) Samanta, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9148. doi: 10.1021/jp0503967
(14) Yago, T.; Ishii, Y.;Wakasa, M. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 22356. doi: 10.1021/jp5069544
(15) Li, X.; Liang, M.; Chakraborty, A.; Kondo, M.; Maroncelli, M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 6592. doi: 10.1021/jp200339e
(16) Fu, H.; Xing, Z.;Wu, G.; Yao, S. Res. Chem. Intermed. 2011, 37, 79. doi: 10.1007/s11164-010-0226-2
(17) Fu, H.; Xing, Z.; Cao, X.;Wu, G. Chin. Sci. Bull. 2013, 58, 1882. doi: 10.1007/s11434-013-5684-7
(18) Zhu, X.; Li,W.; Yan, H.; Zhong, R. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2012, 241, 13. doi: 10.1016/j.jphotochem.2012.05.013
(19) Zhu, G. L.;Wu, G. Z.; Cui, Z. F.; Xu, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 971. [朱光来, 吴国忠, 崔执凤, 许新胜. 物理化学学报, 2011, 27, 971.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110421
(20) Dürr, M.; Yasuda, A.; Nelles, G. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 061110. doi: 10.1063/1.2266386
(21) Bai, Y.; Zhang, J.;Wang, Y.; Zhang, M.;Wang, P. Langmuir 2011, 27, 4749. doi: 10.1021/la200156m
(22) Zuo, Z.; Yao, S.; Luo, J.;Wang,W.; Zhang, J.; Lin, N. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1992, 15, 215. doi: 10.1016/1011-1344(92)85125-E
(23) Scheerer, R.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 865. doi: 10.1021/ja00445a032
(24) Zhu, G.;Wu, G.; Sha, M.; Long, D.; Yao, S. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 3079. doi: 10.1021/jp077112y
(25) Scaiano, J. C.; Neta, P. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 1608. doi: 10.1021/ja00525a024
(26) Görner, H. Photochem. Photobiol. 2003, 77, 171. doi: 10.1562/0031-8655(2003)077<0171:POADTS>2.0.CO;2
(27) Görner, H. Photochem. Photobiol. 2003, 78, 440. doi: 10.1562/0031-8655(2003)078<0440:POPEOA>2.0.CO;2
(28) Ma, J.; Lin,W.; Du, F.; Han, Z.; Yao, S.; Lin, N. Sci. China Ser. B: Chem. 2005, 48, 233. doi: 10.1360/04ye0251
(29) Moan, J. Photochem. Photobiol. 1984, 39, 445.

[1]	王欢, 吴云雁, 赵燕飞, 刘志敏. 离子液体介导CO₂化学转化研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(5): 2010022 -0 .
[2]	刘璐, 徐玉萍, 陈霞, 洪梅, 佟静. 1-烷基-3-甲基咪唑氯化物焓变的热重分析[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 2004014 -0 .
[3]	惠淑荣, 赵丽薇, 刘青山, 宋大勇. [C₃mim][NTf₂]/DEC/[Li][NTf₂]体系的基础性质[J]. 物理化学学报, 2020, 36(11): 1910067 -0 .
[4]	胡益民, 韩杰, 郭荣. 非离子表面活性剂Brij 30诱导离子液体型表面活性剂C₁₆imC₈Br蠕虫状胶束向凝胶的转变[J]. 物理化学学报, 2020, 36(10): 1909049 -0 .
[5]	杨康,帅骁睿,杨化超,严建华,岑可法. 基于室温离子液体的活化石墨烯粉末超级电容储能性能[J]. 物理化学学报, 2019, 35(7): 755 -765 .
[6]	潘明光,赵永升,曾小勤,邹建新. 偶氮苯基型离子液体溶液对空气中湿度的变色响应[J]. 物理化学学报, 2019, 35(6): 624 -629 .
[7]	龚燕燕,刘海春,张朵,佟静. 醚基功能化离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl热力学性质[J]. 物理化学学报, 2019, 35(11): 1224 -1231 .
[8]	胡之楠,左剑涛,夏美晨,房大维,臧树良. Pitzer方程应用于离子液体[C_nmim][H₂PO₄](n= 3, 4, 5, 6)溶解焓研究[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 933 -937 .
[9]	宁汇,王文行,毛勤虎,郑诗瑞,杨中学,赵青山,吴明铂. 1-辛基-3-甲基咪唑功能化石墨片负载氧化亚铜催化二氧化碳电还原制乙烯[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 938 -944 .
[10]	陈必华,ELAGEED Elnazeer H. M.,张永亚,高国华. 离子液体BmmimOAc催化2-芳氨基乙醇与二硫化碳一步缩合合成3-芳基-2-噻唑硫酮[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 952 -958 .
[11]	陈文琼,关永吉,张晓萍,邓友全. 分子动力学模拟研究外电场对咪唑类离子液体振动谱的影响[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 912 -919 .
[12]	佟静,屈晔,井立强,刘璐,刘春辉. 用恒温热重法测定1-己基-3-甲基咪唑苏氨酸离子液体[C₆mim][Thr]蒸汽压和蒸发焓[J]. 物理化学学报, 2018, 34(2): 194 -200 .
[13]	相欣然,万晓梅,索红波,胡燚. 功能化离子液体修饰多壁碳纳米管固定化Candida antarctic lipase B[J]. 物理化学学报, 2018, 34(1): 99 -107 .
[14]	蒙延双,王琛,王磊,王功瑞,夏军,朱福良,ZHANG Yue. 微波辅助裂解离子液体制备硫氮共掺杂多孔碳材料[J]. 物理化学学报, 2017, 33(9): 1915 -1922 .
[15]	郑其格,刘惠,夏泉,刘青山,牟林. 两种疏水型膦类离子液体的密度、动力粘度及电导率[J]. 物理化学学报, 2017, 33(4): 736 -744 .

吡啶离子液体[BPy][BF₄]与乙腈混合体系中杜醌的光化学反应动力学

Photochemical Reaction Kinetics of Duroquinone in a Mixture of Ionic Liquid [BPy][BF₄] and Acetonitrile

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0