非水系低溫電解液應(yīng)用研究

［15］3.1.2凝點(diǎn)降低原理凝點(diǎn)降低原理是指加入溶質(zhì)，溶劑的凝點(diǎn)會(huì)降低。一般凝點(diǎn)是指試樣在此溫度下剛好不流動(dòng)。而凝點(diǎn)下降和沸點(diǎn)升高都是由蒸氣壓下降引出的。溶質(zhì)進(jìn)入溶劑中，溶質(zhì)分子會(huì)占用溶劑分子的位置或者會(huì)束縛溶劑分子，導(dǎo)致溶劑分子不易溢出液面，這是導(dǎo)致蒸氣壓下降的根本原因。物理化學(xué)中詳細(xì)推導(dǎo)了凝點(diǎn)降低過(guò)程，得到公式：其中ΔTf是凝點(diǎn)降低的值，Kf是凝點(diǎn)降低常數(shù)，b(B)3.1.3電導(dǎo)率電導(dǎo)率，顧名思義是傳導(dǎo)電流的能力，電導(dǎo)率是電阻的倒數(shù)。對(duì)于強(qiáng)電解質(zhì)的電導(dǎo)率測(cè)量，存在離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)規(guī)律。離子獨(dú)立運(yùn)動(dòng)規(guī)律指的是電解質(zhì)的電導(dǎo)率是所有離子的貢獻(xiàn)總和。此規(guī)律對(duì)于本實(shí)驗(yàn)有重大意義。3.2結(jié)果與討論3.2.1質(zhì)量比對(duì)凝點(diǎn)和電導(dǎo)率的影響表3-1溶劑的凝點(diǎn)與電導(dǎo)率溶劑凝點(diǎn)電導(dǎo)率丙酮-94.9℃6×10-乙二醇-12.9℃10-3鄰苯二甲酸二辛酯-50℃10-11丙酮與乙二醇質(zhì)量比2:1-50℃5.09μS/cm丙酮與乙二醇質(zhì)量比1:1-45℃4.45μS/cm丙酮與乙二醇質(zhì)量比1:2-41℃1.86μS/cm丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯質(zhì)量比2:1-50℃以下0.455μS/cm丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯質(zhì)量比1:1-50℃以下0.231μS/cm丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯質(zhì)量比1:2-50℃0.022μS/cm通過(guò)上表可知，丙酮的凝點(diǎn)最低，其次是鄰苯二甲酸二辛酯，乙二醇的凝點(diǎn)最高。丙酮與乙二醇不同質(zhì)量比的凝點(diǎn)在丙酮與乙二醇的凝點(diǎn)之間，丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯也是如此。并且丙酮和鄰苯二甲酸二辛酯不同質(zhì)量比溶劑的凝點(diǎn)都在零下50度以下，符合要求。我們還能看出丙酮質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高溶劑的凝點(diǎn)越低，這是因?yàn)楸陨淼哪c(diǎn)低。3.2.2溶劑的溶解度不同溶劑對(duì)不同電解液的溶解性均不相同，下面以質(zhì)量比2:1的丙酮與乙二醇和質(zhì)量比2:1的丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯為例（每種溶劑100ml）：表3-2不同溶劑對(duì)不同電解液的溶解度丙酮與乙二醇質(zhì)量比2:1丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯質(zhì)量比2:1電解質(zhì)溶解度g電解質(zhì)溶解度g羥甲基淀粉鈉0.0086檸檬酸1.25L丙氨酸0.6375甲酸鉀1.001十二烷基磺酸鈉0.5070十二烷基磺酸鈉0.3018甲苯-4-磺酸鈉6.7558甲苯-4-磺酸鈉3.1425如上表所示，由十二烷基磺酸鈉和甲苯-4-磺酸鈉溶解度的對(duì)比可知丙酮與乙二醇比丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯的溶解度高將近一倍。在外界條件如溫度、壓力等相同時(shí)，溶解度不同的原因的乙二醇對(duì)電解質(zhì)的溶解度比鄰苯二甲酸二辛酯大，并且鄰苯二甲酸二辛酯與丙酮分子之間的作用力較大，導(dǎo)致丙酮對(duì)電解質(zhì)鹽的溶解度變更小。3.2.3溶質(zhì)的電導(dǎo)率丙酮與乙二醇質(zhì)量比2:1100ml體系①即丙酮與乙二醇質(zhì)量比2:1內(nèi)加入不同電解質(zhì)的電導(dǎo)率如下表所示（體系①的電導(dǎo)率是5.09μS）：表3-3體系①加入不同電解質(zhì)的電導(dǎo)率電解質(zhì)鹽質(zhì)量（g）電導(dǎo)率（μS/cm）苯乙酸0.570017.310.834016.861.662518.146.837524.749.352546.8014.792552.90癸二酸0.25753.651.51002.612羥甲基淀粉鈉0.0863（不溶）3.96十二烷基磺酸鈉0.2588264.10.76585802.0383（不全溶）962甲苯-4-磺酸鈉0.1313198.71.411602.6516983.921745.169524586.7558（不全溶）2936由表可知甲苯-4-磺酸鈉溶解在體系①中的電導(dǎo)率最高，電導(dǎo)率隨甲苯-4-磺酸鈉加入的量線性升高，但是溶解度有上限。丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯100ml體系②即丙酮與鄰苯二甲酸二辛酯質(zhì)量比2:1內(nèi)加入不同電解質(zhì)的電導(dǎo)率如下表所示（體系②的電導(dǎo)率是0.455μS）：表3-4體系②加入不同電解質(zhì)的電導(dǎo)率電解質(zhì)鹽質(zhì)量（g）電導(dǎo)率（μS/cm）甲苯-4-磺酸鈉3.1425（不溶）十二烷基磺酸鈉0.3018（不溶）壬二酸0.3759.341.15339.651.653310.05二甲基亞砜12.5ml1.572.5ml6.11軟脂酸0.26030.8230.77252.7721.77253.16間硝基苯甲酸0.28150.6520.78351.1731.54352.306甲酸10ml9.0520ml22.8綜上所述，可以看出甲苯-4-磺酸鈉在體系①的電導(dǎo)率比較高，而且甲苯-4-磺酸鈉在體系①中的溶解度也不小。但體系②對(duì)電解質(zhì)鹽的溶解度就不大，并且電導(dǎo)率很小。這是因?yàn)轷?duì)電解質(zhì)的溶解度不好，并且由于酯與丙酮的相互作用使得丙酮對(duì)電解質(zhì)鹽的溶解度也不好。此外，本實(shí)驗(yàn)還嘗試溶質(zhì)溶解兩種及以上電解質(zhì)鹽。100ml體系①（丙酮與乙二醇質(zhì)量比2:1）中溶解5.35g甲苯-4-磺酸鈉和3.87g甲酸鉀（不全溶），電導(dǎo)率增加到6.89mS/cm，但此電解液在零下20度就析出。根據(jù)不同質(zhì)量甲苯-4-磺酸鈉溶解在體系①中的凝點(diǎn)測(cè)量，得出體系①中溶解3.75g甲苯-4-磺酸鈉時(shí)凝點(diǎn)能達(dá)到零下50℃，符合要求。此外，甲酸鉀分子質(zhì)量小，會(huì)降低閃點(diǎn)，用量不宜超過(guò)2g。體系①加入2g甲酸鉀和3.75g甲苯-4-磺酸鈉，電導(dǎo)率為2758μS，達(dá)不到要求，再加入5ml甲酸，電解液的電導(dǎo)率達(dá)到4.75mS/cm。電導(dǎo)率及凝點(diǎn)都達(dá)到要求。

第四章實(shí)驗(yàn)結(jié)論4.1結(jié)論在測(cè)定凝固點(diǎn)和電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)后，選取最優(yōu)數(shù)據(jù)。在丙酮與乙二醇質(zhì)量比2:1體系中加入3.75g甲苯-4-磺酸鈉、2g甲酸鉀和5ml甲酸。此電解液在保證凝點(diǎn)的條件下電導(dǎo)率最高，并且閃點(diǎn)以及PH值負(fù)荷要求。4.2展望由于時(shí)間緊迫，沒(méi)有能力做更多更深入的實(shí)驗(yàn)，這些結(jié)果會(huì)對(duì)以后非水系低溫電解液的研究有所幫助。

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