酚醌类有机物电化学性能及化学电源上的应用

康佳腾

摘 要：酚醌类有机物是基于酚和醌的互变，然后发生脱和嵌过程，具有非常良好的电化学可逆性特点。根据电化学性能影响因素进行分析研究，本文通过对于酚醌类有机物电化学性能研究，评析有机物单体和聚合物化学反应，充分研究电化学特征，提高电化学性能的电极材料特点，研究指出酚醌类有机物在电化学电容器和液流储能电池中具有非常重要价值。

关键词：酚醌类；有机物；电化学；化学电源

随着社会进步和经济发展，能源供应矛盾问题上需要及时解决，比如在风能和太阳能开发过程中，要不断提高能源战略意义，保证可再生能源发展稳定性；在储能设备管理中要利用电源蓄电，减少地理条件限制，实现对于能源规模储能研究，提高社会经济价值和效益。研究开发提高电化学性能材料对于化学电源之间相互结合，对于材料使用广泛性，结合有机物原料合理设计，优化电极电位合理调控管理，做到綠色环保，对于未来电池材料发展提高应用范围。比如在酚醌类有机物电化学可逆性研究中，要充分提高电极电位、溶解性和稳定性，做好对于酚醌类有机物电化学性能研究和使用。

一、酚醌类有机物的电化学性能概述

（1）电化学性能的研究是电活性物质应用在化学电源应用基础，有机化合物反应是非常复杂过程，电化学性能和本身结构会受到外在条件影响，科学家会采用实验和理论计算办法，研究不同结构的酚醌类有机物氧化还原性质，探讨电化学反应机理因素。酚醌类有机物芳香性性质和热力学参数主要取决于芳环结构，对于影响电化学氧化的难易程度问题，需要及时针对电极和电势进行有效改变，不同类型的芳环结构的醌类化合物具有不同的电极电势，需要根据苯醌类化合物的电极电势进行合理分类，苯醌结构化合物的电极电势属于比较高的化合物。

（2）芳环上的取代基对于酚醌类有机物的电极电势具有很大影响，电子基团可以使得酚醌类有机物电极电势程度升高，同时会有效的降低电子基因酚醌类有机物的电极电势，如果电极电势升高和降低程度不同，主要根据电子的能力判断。同时还要及时改变酚醌类有机物的电化学反应机理问题，对于电化学反应机理和取代基做好有关过程分析，对于苯环生产产物做好合理电子氧化反应处理，提高电子电化学反应过程研究分析。

二、酚醌类有机物的电解液影响分析

（1）电解液中的溶剂、亲核试剂和溶液PH值都可能会对于酚醌类有机物的电化学性能产生一定影响，需要对于苯二酚溶剂的电化学性能研究，以及和酸性水溶液对比。苯二酚在铂电极上的疏质子溶剂中具有化学可逆性变差，其中三氟甲基磺酸等酸性可以使得溶剂氢离子浓度提高，对于反应平衡苯二酚需要很好移动，提高反应平衡对于苯醌方向移动，提高电极电位负移动。酚醌类有机物的反应机理和电极传递具有一定关系，电极表面的修饰需要不断改善酚醌类有机物的电化学性能，在研究中要集中聚合物、碳材料和氢氧化物等。

（2）酚醌类有机物非常容易和亲核实际发生反应，溶液中的试剂存在会改变电化学反应机理，邻苯二酚和单取代衍生物在甲醇试剂存在电化学反应机理研究，在亲核试剂存在情况下，邻班二酚的电化学反应主要表现是典型的EC过程，首先发生失去两个电子氧化反应，然后会生成相应的衍生物。酚醌类有机物发生电化学反应过程中，电子转移同时会伴随着质子得失，水溶液中的质子浓度和电化学反应机理具有不可忽视的影响因素，研究中还要做好对于咖啡酸的电化学性能分析，在缓冲溶液中质子浓度可以保持不变，三种酚醌类的化合物的电化学反应机理不会受到Hp影响，如果电极电位随着PH值升高，三种酚醌化合物电化学反应机理就会随着提高，质子浓度也会随着反应变化发生一定变化。

三、酚醌类有机物在化学电源上应用分析

（1）有机物具有比无机物更高的电化学容量，需要及时提高对于有机物和二次电池的电极活性材料做好化学储能，在水溶液中的电化学性能和单电极需要充放电特性，在强酸性条件下四氯对醌的电极反应为简单的电子氧化中，单电极充放电曲线只有一个平台可以循环。酚醌类有机物的氧化还原反应可以看作是氢离子的醌基上结合，锂离子也可以作为抗衡离子氧化还原脱出。锂电池循环性比较好，但是聚合物没有形成共轨，不具有导电性，醌基的电活性的利用效率比较低，比容量也只能做到150mAh/g，为了更好改善酚醌类有机物导电性，一般人们会利用聚苯胺等聚合物进行导电骨架处理，制备具有电子导电性能和电化学活性的酚醌类聚合物电极。

（2）醌胺聚合物的动力学比较慢，同时在非水电解液可以溶，聚有机二硫化物的利用效率和循环具有一定稳定性，两种电话活性不基于SS键的芳族衍生聚合物，这类聚合物单体之间会存在硫酸键的连接，导电性需要很好改善，碳化聚合物结构能够有效的组织电解液溶解，在锂电池正极和硫化聚合物电极容量具有一定相通性，聚合物电极的循环稳定性能够得到很好提高。在弱酸性条件下，会导致电池充放电曲线呈现两步电压比较，在酸性溶液中和沉积型的电化学性能上需要提高电池的电压能量效率。酚醌类有机物主要是基于酚和醌之间互变，具有非常良好电化学可逆性，能够有效提高电化学性能。

四、结论

综上所述，酚醌类有机物的氧化还原反应基于酚和醌氧化互变，同时可以发生脱和嵌过程，具有良好的电化学可逆性，有机物的碳、氢和氧等是常见元素组成，不会受到矿藏资源限制，可以合成，工艺简便，成本低廉。电化学性能和溶解性是可以调和的，同时是可再生利用，对于酚醌类有机物的电化学性能研究，可以进行大量理论和实验研究，同时需要提高有机物单体和聚合物在化学电源上应用，特别是针对聚苯胺导电聚合物和高比容量的酚醌基团的结合，在分子级别上不断提高酚醌基的导电性和电化学反应活性和循环稳定性，提高酚醌类有机物在二次锂电池的电化学电容器的领域发展，在使得规模储能的溶液电池上提高应用前景和研究价值分析。

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