离子液体具有溶解能力强、导电性好、电化学窗口宽、化学和热稳定性好、不易挥发、易回收等优点,为解决硝基苯在电还原过程中面临的溶解度低、副产物多、污染严重等问题提供了新的途径。本文选择、设计和合成了三类典型的离子液体:RMimBF₄、RMimPF₆和HR₁imR₂CO₂。采用循环伏安法、稳态极化曲线法、恒电位电解法、交流阻抗法等电化学方法,系统研究了各种离子液体及其与水和酸组成的混合体系中硝基苯电还原的特性。首次应用紫外吸收光谱研究了离子液体与硝基苯的相互作用,并据此对不同体系中硝基苯的电还原行为进行了初步地解释。主要工作如下:1.设计并合成出了三类、8个品种的离子液体,分别为:RMimBF₄、RMimPF₆、HR₁imR₂CO₂。其中,具有HMimHCO₂结构的离子液体的合成及应用研究方面的工作尚未有文献报道。2.基于三个不同类型离子液体中硝基苯的紫外光谱,对离子液体与硝基苯之间的相互作用进行了初步研究。结果表明,硝基苯与离子液体之间存在强烈相互作用;与环己烷中硝基苯的紫外光谱相比,硝基苯在离子液体中的紫外吸收波长均产生红移,220 nm以下的末端吸收消失,离子液体对硝基苯的紫外吸收光谱具有减色作用。硝基苯与离子液体相互作用大小顺序为:HMimHCO₂＞BMimPF₆＞EMimBF₄。3.系统研究了三类离子液体、十一个基本体系中硝基苯在铂电极上的电还原行为,发现了一些不同于在普通分子溶剂中的电化学特性,具体结果如下:1)硝基苯能够在离子液体RMimBF₄、RMimPF₆、HMimHCO₂中进行电还原。由于不同种类的离子液体与硝基苯的相互作用不同,硝基苯在其中的电还原行为也不同。在RMimBF₄、RMimPF₆中硝基苯的电还原过程,第一步为单电子转移可逆过程,形成阴离子自由基;第二步为两电子转移,伴随有自由基偶合和质子化反应,产物为氧化偶氮苯,其中第二个电子转移速度较慢,为控制步骤;第三步为两电子转移产生偶氮苯,这步反应与离子液体的咪唑阳离子及水的还原有相互影响,为慢速步骤,其还原特性较难判断。在RMimBF₄中控制电位还原硝基苯可以选择性地合成偶氮苯和氧化偶氮苯,在RMimPF₆中可以制得偶氮苯。而硝基苯在HMimHCO₂中的电还原过程包含了两步不可逆电子转移反应,第一步为四电子转移生成羟基苯胺,第二步的最终产物为苯胺,还有苯胺和羟基苯胺与电极反应中间产物亚硝基苯反应而得到的偶氮苯和氧化偶氮苯。因此,可以利用硝基苯在这些离子液体中的不同电还原特性,选择制备特定还原产物的离子液体体系。2)循环伏安实验表明:在实验条件下,在RMimBF₄、RMimPF₆中,硝基苯的还原峰1电位随其浓度增加变化不大,而峰1电流则随浓度增加而增大;峰2电位随硝基苯浓度增加而发生负移,峰电流也随浓度增大。硝基苯在HMimHCO₂中的电还原峰电位随其浓度增加而发生负移,峰电流则随浓度增加而增大。3)在实验条件下,在三类离子液体中硝基苯电还原的电极过程受扩散步骤控制,但可以通过外界条件改变（温度、搅拌等）提高传质速度,使其电极过程动力学特性转化为电化学步骤控制。4)由于硝基苯与离子液体之间的相互作用,硝基苯浓度变化对其在不同离子液体中电还原动力学的影响较为复杂。在三类离子液体中,实验测定的硝基苯电还原反应动力学参数α、k_s均随其浓度升高而降低。硝基苯在EMimBF₄中的扩散系数（D_o）随浓度升高而降低;但其在BMimPF₆中的D_o则随浓度升高先降低后略增大;与前两种离子液体不同,硝基苯在HMimHCO₂中的D_o基本上不随其浓度发生变化。相同硝基苯浓度条件下,三种离子液体中的α、k_s、D_o值大小顺序为:HMimHCO₂＞EMimBF₄＞BMimPF₆。由此可见,硝基苯在HMimHCO₂中电还原活性最强,传质速度最快,而在BMimPF₆中其电还原活性最弱,传质速度最慢。5)同一类离子液体中,随着咪唑环侧链增长,硝基苯的扩散系数减小,电还原反应的电流减小。6)水作为特殊的质子溶剂,一方面稀释离子液体降低粘度,一方面又是传导质子的媒介,实验表明,在不同离子液体。水混合体系中,水对硝基苯电还原有复杂的影响。对于离子液体RMimBF₄,随着其水含量的增加,硝基苯电还原反应峰电位正移,峰电流增大,D_o、k_s增大。而对于离子液体HMimHCO₂,随着其水含量的增加,硝基苯电还原反应峰电位也发生了正移,但其峰电流则先增加后减小,α先增大后略有减小,而扩散系数却减小。7)酸是硝基苯电还原反应中传导质子最快的媒介,本文中硫酸的加入对硝基苯在离子液体EMimBF₄中的电还原过程产生复杂的影响。当水和酸的浓度较低时,电还原行为与离子液体-水混合体系相似;当水和酸的浓度较高时,电还原行为与酸性水溶液体系相似;而水和酸的浓度浓度过高,电还原过程受介质本身还原反应的干扰,而无法判断其电化学行为。8)HEimCF₃CO₂中硝基苯的循环伏安行为与HMimHCO₂中相似,相同浓度硝基苯的峰电位峰、峰电流相近;但HMimCH₃CO₂中硝基苯电还原反应峰电位较HMimHCO₂中负移很多,峰电流较小。