2,4-二氯苯酚的电化学氧化降解反应研究

doi:10.7503/cjcu20130326

高等学校化学学报 ›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (12): 2850.doi: 10.7503/cjcu20130326

2,4-二氯苯酚的电化学氧化降解反应研究

马淳安, 王芬, 卢金金, 李美超, 郑万芳

浙江工业大学化学工程与材料学院, 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 杭州 310032

收稿日期:2013-04-11 出版日期:2013-12-10 发布日期:2013-06-13
作者简介:李美超，女，博士，教授，博士生导师，主要从事光谱分析和电化学合成研究. E-mail：limc@zjut.edu.cn
基金资助:
国家“九七三”计划项目（批准号：2012CB722604）；国家自然科学基金（批准号：21206147）和浙江省重点创新团队（批准号：2009R50002）资助.

Studies on Electrochemical Oxidation Reaction of 2,4-Dichlorophenol on Pt Electrode

MA Chun-An, WANG Fen, LU Jin-Jin, LI Mei-Chao, ZHENG Wan-Fang

College of Chemical Engineering and Materials Science, State Key Laboratory Breeding Base of Green Chemistry-Synthesis Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310032, China

Received:2013-04-11 Online:2013-12-10 Published:2013-06-13

摘要/Abstract

摘要：

采用循环伏安法和原位红外光谱技术研究了2，4-二氯苯酚在Pt电极上的电化学氧化降解反应，结合Fukui函数值预测了2，4-二氯苯酚在电化学氧化过程中的反应位点. 结果表明，Pt电极对2，4-二氯苯酚有良好的电催化活性，2，4-二氯苯酚在电极表面反应主要有3个途径：直接通过电化学反应脱去氯离子，生成苯酚；在·OH的进攻下，C—Cl键断裂，4位Cl较2位Cl先脱去，生成苯二酚，并可进一步氧化生成苯醌以及不饱和羧酸；在·OH的进攻下发生苯环开环反应，生成含氯不饱和羧酸. 在1700 mV左右，2，4-二氯苯酚可经电化学氧化生成CO₂.

关键词: 2,4-二氯苯酚, 电化学氧化, 原位红外光谱, Fukui函数

Abstract:

Cyclic voltammetry(CV) and in situ FTIR spectrometry were employed to study the electrochemical oxidation mechanism of 2,4-dichlorophenol(2,4-DCP) in NaOH solution. Density functional theory(DFT) was used to calculate the Fukui function for 2,4-DCP and gave the information on possible reactive sites of 2,4-DCP during electrochemical oxidation. CV results show that the Pt electrode exhibits a high electrochemical activity for the electrochemical oxidation reaction of 2,4-DCP. On the basis of in situ FTIR data, the electrochemical oxidation reaction of 2,4-DCP is as follows: (1) C—Cl band of 2,4-DCP is broken to form phenol directly; (2) C—Cl band of 2,4-DCP is broken and C—O band is formed with ·OH radicals, and the Fukui function results show that chlorine atom at 4 position is easier to be replaced with the hydrogen or ·OH radicals. Then hydroxylation reaction happens on the C4-position of phenol leading to form hydroquinone which is subsequently electrochemically oxidized to benzoquinone. With the potential increasing, aliphatic carboxylic acids are formed after the ring cleavage; (3) part of 2,4-DCP is electrochemically oxidized to chloromaleic acid directly. At about 1700 mV, CO₂ could be formed during electrochemical oxidation reaction of 2,4-DCP on Pt electrode.

Key words: 2,4-Dichlorophenol, Electrochemical oxidation, In situ FTIR spectrum, Fukui function

中图分类号:

O646.5

TrendMD:

马淳安, 王芬, 卢金金, 李美超, 郑万芳. 2,4-二氯苯酚的电化学氧化降解反应研究. 高等学校化学学报, 2013, 34(12): 2850.

MA Chun-An, WANG Fen, LU Jin-Jin, LI Mei-Chao, ZHENG Wan-Fang. Studies on Electrochemical Oxidation Reaction of 2,4-Dichlorophenol on Pt Electrode. Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(12): 2850.

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