【摘要】:图2.1.2{[Fe3]2O}4+的循环伏安图图7-1 B4—72—11型№5A型离心通风机结构图1—进风口 2—叶轮 3—机壳 4—电动机图7-2 B4—72—11型№10D离心通风机结构图1—进风口 2—机壳 3—叶轮 4—传动组4—72—11型№20B离心通风机:流量185500m3/h,全压2844Pa,转速710r/min,电动机功率210kW。图2.1.2为4.0×10-4mol/L配合物在0.01 mol/L pH 6.8 NaOAc-HOAc缓冲溶液中的循环伏安图。另外,与p2的峰高比值远较FeIII/II3的要小,可能与缺少足够的phen配体配位有关[178]。
图2.1.2 {[Fe(phen)(H2O)3]2O}4+的循环伏安图
图2.1.2为4.0×10-4mol/L配合物在0.01 mol/L pH 6.8 NaOAc-HOAc缓冲溶液中的循环伏安图。由图可知,配合物在金电极上于+0.325 V 处有一还原峰(p1),并在+1.011 V和+0.811 V处有一对氧化还原峰(p2,)。通过公式E0´=(Ep2+)/2,可计算得到该氧化还原峰的式电位为+0.911 V,与文献[177]报道的FeII-phen↔FeIII-phen转换式电位值接近,这表明该对氧化还原峰可能为单核铁配合物的氧化还原过程,这一推断将在后面的实验中进一步被验证。另外,与p2的峰高比值远较FeIII/II(phen)3的要小,可能与缺少足够的phen配体配位有关[178]。
对于不可逆还原峰p1在电极表面的电子反应数(n),可根据公式[179]:
|Ep-Ep/2|=47.7/nα(mV,25℃) (2-1)
计算得到,式中,Ep和Ep/2分别为峰电位和半峰电位。
一般地,0.3<α<0.8,我们取α=0.5,计算得n=2,表明标题三价铁化合物经过在p1处的2电子还原转变为对应二价铁的双核配合物,而且该峰电位与文献[180]报道的相似双核铁(III)配合物的还原峰电位一致。
因此,根据上述现象及相关文献[181-182],我们推测标题化合物在整个电极反应过程中涉及一个电化学-化学-电化学(EC-C-EC)的反应过程,如图2.1.3所示。其中,斜体表明二价双核铁在溶液中极不稳定,迅速降解为单核配合物。
图2.1.3 {[Fe(phen)(H2O)3]2O}4+的电化学反应机理
为进一步证明上述结论,我们考察了起始峰电位(Ei)对配合物循环伏安图的影响,结果如图2.1.4所示。当Ei为0.400 V并在0.400-1.200 V之间进行CV扫描时,未得到任何氧化还原信号(图2.1.4a),表明在水溶液中没有单核铁配合物存在;当Ei为+1.000 V并且向负方向扫描至0 V,然后正向扫描时,在阴极曲线上没有对应于单核FeIII-phen化合物还原的出现,而在 +0.325 V 处出现双核铁的特征还原峰(),而且在逆向正扫时,有单核FeII-phen化合物的氧化峰出现(图2.1.4b);当Ei负于双核铁的还原电位时,在0-+1.200 V区间扫描时,p1,p2和均出现在循环伏安曲线上(图2.1.4c)。这表明,p2和的出现必须以p1的存在为前提,即单核FeII-phen配合物是通过双核铁(III)的电极还原产生的,这与前文推测的EC-C-EC机理一致。
图2.1.4 不同起始电位(Ei,以●表示)对{[Fe(phen)(H2O)3]2O}4+对化学响应的影响
在0 V条件下,将双核铁配合物进行完全电解10 min,然后进行循环伏安测定,结果发现,电解后,原配合物在低电位区的特征还原峰消失,而在高电位区对应于单核铁EC过程的氧化还原峰仍然存在,进一步证实了双核配合物经过电解已成为单核亚铁配合物。
因为p1和p2代表了反应过程中的两类不同物质,且p2灵敏度较高,因此,在接下来的研究中,均以p1和p2为研究对象。
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