(1.3)
其中:F为法拉第常数,υ为扫描速率,S为矩阵孔间距的一半,θ为膜上绝缘部分所占的比例, 1-θ即为孔隙率。当Kλ1/2﹥10时,得到的CV曲线为峰形;当Kλ1/2﹤10时,得到的CV曲线为稳态S形。
将Do-w=3.2265E-06 cm2/s ,S=5E-07m,1-θ=0.0120,υ=10mVs-1带入公式1.3,得到扩散场重叠系数 Kλ1/2=7.93<10。由图3.3 (a)得反向扫描时CV曲线为稳态S形,与经验公式的结果一致。这种现象是因为孔隙率极低时,孔间距随之增大,离子从油相向水相转移时,扩散场重叠系数较低,即离子的球形扩散(径向扩散)相互干扰程度较小或者不存在干扰,其扩散方式保持原方式即球形扩散(径向扩散),故得到的CV曲线为稳态S形。
(2)TEA+离子在孔隙率γ=0.0330的PET膜上转移反应
图3.5 孔隙率为0.0330的PET膜的扫描电镜图
由3.4(a)可得单个孔的孔半径为0.50μm,计算得单孔面积为0. 785μm2。由图3.4(b)根据孔隙率γ=孔面积/膜总面积,得该膜孔隙率γ=0.0330。由图3.4(c)知比例尺为10μm:3.1cm,根据比例尺计算孔间距的一半。计算过程如下:
1-2孔间距的图上距离2S’=1.0cm; 1-3孔间距的图上距离2S’=3.5 cm;
2-3孔间距的图上距离2S’=3.5 cm; 3-4孔间距的图上距离2S’=3.5 cm;
6-7孔间距的图上距离2S’=0.8 cm; 4-8孔间距的图上距离2S’=1.2 cm;
6-13孔间距的图上距离2S’=3.8 cm; 10-13孔间距的图上距离2S’=2.5 cm;
13-14孔间距的图上距离2S’=2.0 cm; 11 -13孔间距的图上距离2S’=2.8 cm
孔间距的图上距离 =2.19cm 孔间距的实际距离2S= μm
孔间距的一半S=3.53μm
相对平均偏差=47.03%
图3.6 TEA+离子在孔隙率γ=0.0330的PET膜上用不同扫速的对比
(从里到外依次为10,15,20,50,65mV/s)
从图3.6可见,反方向扫描得到稳态电流,符合稳态电流公式,其中 id=0.856μA,带入公式1.2得Do-w=4.8056E-5cm2s-1。当S=3.53μm,γ=0.0330,v=10mVs-1时,根据公式1.3,得Kλ1/2=9.52<10。由图3.6得反向扫描时CV曲线为稳态S形,与经验公式的结果一致。
(3)TEA+离子在孔隙率γ=0.134的PET膜上转移反应
图3.7 孔隙率为0.134的空白PET膜的扫描电镜图
由3.7(a)可得单个孔的孔半径为0.15μm,计算得单孔面积为0.07065μm2。由图3.7(c)比例尺可算得该区域的总面积158.33μm2,面积内总孔数为300,根据孔隙率γ=孔面积/膜总面积,得该膜孔隙率γ=0.134。由图3.7(b)得孔间距的一半为0.5μm。
图3.8 (a)TEA+离子在孔隙率γ=0.134的PET膜上用不同扫速的对比
(从里到外依次为10,20, 30,40,60mV/s)
图3.8(b)从油相到水相扫速图(a)的出峰线性图
(线性关系I= -0.94439 -0.74382υ1/2)
图3.8(a)为TEA+在孔隙率为0.134的空白PET膜上CV曲线。TEA+在该孔隙率PET膜支撑的液/液(W/DCE)界面上转移得到对称峰的 CV曲线,即在正扫时(从左至右)所得到的是峰形,反向扫描时也所得到的是峰形。将反相扫描时的扩散系数Do-w=3.2265E-06 cm2/s ,S=5E-07m,1-θ=0.134,υ=10mVs-1带入公式1.3,得Kλ1/2=35.1﹥10。由图3.8(a)得反相扫描时CV曲线为峰形,与经验公式的结果一致。这种现象是因为孔隙率较高时,孔间距随着减小,离子从油相向水相转移时,其扩散场重叠系数较高,即离子原本的球形扩散(径向扩散)相互干扰程度增加,使得其扩散方式转变为线性扩散,故得到的CV曲线为峰形。
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