5-bromo-2-furaldehydlà một loại bột tinh thể màu trắng đến vàng với mùi khó chịu nhẹ. Công thức phân tử C5H3BRO2, CAS 1899-24-7. Do sự hiện diện của các nguyên tử brom và các nhóm aldehyd trong hợp chất này, độ ổn định nhiệt của nó có thể tương đối kém và nó dễ bị phân hủy hoặc phản ứng oxy hóa. Dễ dàng xuống cấp hoặc tạo ra các khí có hại trong điều kiện sưởi ấm. Nó có thể hòa tan trong nước cũng như các dung môi hữu cơ như ethanol và ether. Nó có thể được sử dụng như một chất trung gian dược phẩm để tổng hợp các hợp chất hoạt động sinh học, như thuốc kháng khuẩn, thuốc kháng vi-rút và thuốc chống khối u. Nó có thể được sử dụng để xử lý chất thải hữu cơ có chứa brom và chuyển đổi thành các chất độc hại vô hại hoặc thấp thông qua các phản ứng như giảm hoặc oxy hóa, đạt được việc sử dụng chất thải tài nguyên. Nó có thể được sử dụng như một monome polymer tổng hợp để chuẩn bị các vật liệu polymer hiệu suất cao, như sợi polymer, màng nhựa và vật liệu phân hủy sinh học.
|
|
|
|
Công thức hóa học |
C5H3Bro2 |
|
Khối lượng chính xác |
174 |
|
Trọng lượng phân tử |
175 |
|
m/z |
174 (100.0%), 176 (97.3%), 175 (5.4%), 177 (5.3%) |
|
Phân tích nguyên tố |
C, 34,32; H, 1,73; BR, 45,66; O, 18,29 |
5-bromo-2-furaldehydCó giá trị ứng dụng tiềm năng trong lưu trữ năng lượng điện hóa, chủ yếu liên quan đến việc sản xuất các thiết bị lưu trữ năng lượng như pin và siêu tụ điện.
1. Lưu trữ năng lượng pin:
Nó có thể được sử dụng như một chất hoạt động trong pin và tham gia vào quá trình sạc và xả. Các nguyên tử brom và nhóm aldehyd của nó có thể phản ứng với chất điện phân, đạt được việc lưu trữ và giải phóng năng lượng điện. Cụ thể, nó có thể được sử dụng như một vật liệu điện cực dương hoặc âm trong các loại pin như pin lithium-ion, pin ion natri hoặc pin ion brom. Trong các pin này, việc lưu trữ và giải phóng năng lượng điện đạt được thông qua các phản ứng oxi hóa khử có thể đảo ngược. So với pin truyền thống, pin sử dụng 5-bromo 2 furaldeide vì chất hoạt động có những ưu điểm như mật độ năng lượng cao hơn, sạc nhanh hơn và tốc độ xả, và độ ổn định chu kỳ tốt hơn.
2. Lưu trữ năng lượng siêu tụ điện:
Nó cũng có thể được sử dụng như một chất hoạt động trong các siêu tụ điện để lưu trữ nhanh chóng và giải phóng năng lượng điện. Supercapacitor là các thiết bị lưu trữ năng lượng với mật độ công suất cao và khả năng sạc và xả nhanh, được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện lai, các sản phẩm điện tử và các trường năng lượng tái tạo. Là một chất hoạt động trong các siêu tụ điện, nó có thể lưu trữ và giải phóng năng lượng điện thông qua việc lưu trữ điện tích hai lớp hoặc phản ứng Faraday. So với các tụ điện điện phân truyền thống, các siêu tụ điện sử dụng 5-bromo 2 furaldeide vì vật liệu hoạt động có những ưu điểm như mật độ năng lượng cao hơn, tuổi thọ dài hơn và khả năng thích ứng môi trường tốt hơn.
3. Cải thiện hiệu suất của các thiết bị lưu trữ năng lượng:
Nó cũng có thể được kết hợp với các chất hoạt động hoặc vật liệu điện cực khác để tăng cường hiệu suất của các thiết bị lưu trữ năng lượng. Ví dụ, bằng cách kết hợp 5-bromo 2 furalde bằng vật liệu điện cực như vật liệu carbon, polyme dẫn điện hoặc các oxit kim loại khác, vật liệu điện cực hiệu suất cao có thể được điều chế. Các vật liệu điện cực tổng hợp này có thể cải thiện hiệu suất của các thiết bị lưu trữ năng lượng về mật độ năng lượng, mật độ năng lượng, tuổi thọ và an toàn.
Cần lưu ý rằng việc áp dụng lưu trữ năng lượng điện hóa vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, và cần phải xác minh thực nghiệm và đột phá công nghệ là cần thiết cho các ứng dụng thực tế. Đồng thời, đánh giá đầy đủ cũng là cần thiết cho các yếu tố như an toàn, thân thiện với môi trường và chi phí sản xuất trong lưu trữ năng lượng điện hóa. Trong tương lai, với sự sâu sắc của nghiên cứu liên quan và sự phát triển của công nghệ, triển vọng ứng dụng trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng điện hóa sẽ còn rộng hơn.
5-bromo-2-furfural (số CAS: 1899-24-7), còn được gọi là 5-bromo-furfural, 5-bromo-2-Sugar aldehyd, 5-bromo-furan-2-carbaldehyd, v.v., là một hợp chất hữu cơ với cấu trúc hóa học cụ thể. Công thức phân tử của nó là C5H3BRO2, với trọng lượng phân tử là 174,98. Nó có các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo, chẳng hạn như ngoại hình như kim màu nâu, một điểm nóng chảy nhất định, và mật độ cụ thể và chỉ số khúc xạ. Các tính chất này làm cho 5-bromo-2-furfural có giá trị ứng dụng tiềm năng trong nhiều trường, đặc biệt là trong lưu trữ năng lượng điện hóa.
Nền và tầm quan trọng của lưu trữ năng lượng điện hóa
Lưu trữ năng lượng điện hóa là một công nghệ chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng hóa học và lưu trữ nó, sau đó chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện khi cần thiết. Công nghệ này có những lợi thế của hiệu quả cao, bảo vệ môi trường và khả năng tái chế, và hiện là một trong những điểm nóng trong lĩnh vực nghiên cứu năng lượng. Với sự tăng trưởng liên tục của nhu cầu năng lượng toàn cầu và sự phát triển nhanh chóng của năng lượng tái tạo, công nghệ lưu trữ năng lượng điện hóa đang đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong các lĩnh vực như điều chỉnh lưới, truy cập năng lượng phân tán và trạm sạc xe điện.
Nguyên tắc ứng dụng của 5-bromo-2-furfural trong lưu trữ năng lượng điện hóa
Là một hợp chất hữu cơ, các nhóm chức năng và tính chất cụ thể trong cấu trúc phân tử của nó làm cho nó có khả năng có giá trị để lưu trữ năng lượng điện hóa. Cụ thể, 5-bromo-2-furfural có thể được sửa đổi hóa học hoặc kết hợp với các vật liệu khác để tạo thành vật liệu lưu trữ năng lượng với các tính chất điện hóa cụ thể. Những vật liệu này có thể trải qua các phản ứng giảm oxy hóa có thể đảo ngược trong quá trình sạc và xả, do đó đạt được việc lưu trữ và giải phóng năng lượng điện.
Chuẩn bị và tối ưu hóa hiệu suất của vật liệu lưu trữ năng lượng dựa trên 5-Bromo-2-Furfural
Tối ưu hóa hiệu suất
(1) Kiểm soát hình thái:
Bằng cách điều chỉnh các điều kiện chuẩn bị như nhiệt độ phản ứng, thời gian và nồng độ chất phản ứng, hình thái và cấu trúc của vật liệu dựa trên 5-bromo-2-fluorofural có thể được kiểm soát. Các cấu trúc hình thái cụ thể có thể làm tăng diện tích bề mặt cụ thể của vật liệu, cải thiện độ ẩm điện phân và hiệu quả vận chuyển ion, do đó tăng cường hiệu suất lưu trữ năng lượng.
(2) Sửa đổi doping:
Doping các yếu tố hoặc hợp chất khác thành các vật liệu dựa trên 5-bromo-2-fluorofural để thay đổi cấu trúc điện tử và tính chất hóa học của chúng. Doping có thể giới thiệu các trang web hoạt động mới, cải thiện hoạt động oxi hóa khử của vật liệu và tăng cường tính ổn định và hiệu suất đạp xe của chúng.
(3) Thiết kế tổng hợp:
Vật liệu lưu trữ năng lượng tổng hợp được hình thành bằng cách kết hợp các vật liệu dựa trên cơ sở 5-bromo-2 với các vật liệu chức năng khác như oxit kim loại, vật liệu carbon, v.v ... Vật liệu composite có thể tích hợp các lợi thế của các vật liệu khác nhau để đạt được hiệu suất bổ sung và tối ưu hóa.
Đánh giá hiệu suất điện hóa của vật liệu lưu trữ năng lượng dựa trên 5-Bromo-2-Furfural
Để đánh giá hiệu suất điện hóa của vật liệu lưu trữ năng lượng dựa trên 5-bromo-2-furfural, cần có một loạt các thử nghiệm và phân tích thử nghiệm. Các thử nghiệm này bao gồm kiểm tra vôn kế theo chu kỳ, kiểm tra phóng điện dòng điện không đổi, kiểm tra trở kháng AC, v.v ... Thông qua các thử nghiệm này, các chỉ số chính như khả năng cụ thể, độ ổn định của xe đạp và hiệu suất tốc độ của vật liệu có thể thu được.
1. Kiểm tra vôn kế theo chu kỳ
Vôn kế theo chu kỳ là một phương pháp thử nghiệm điện hóa thường được sử dụng, ghi lại đường cong của sự thay đổi hiện tại với tiềm năng bằng cách quét theo chu kỳ điện cực trong một phạm vi tiềm năng nhất định. Phương pháp thử nghiệm này có thể tiết lộ quá trình phản ứng oxi hóa khử và khả năng đảo ngược của vật liệu. Đối với các vật liệu lưu trữ năng lượng dựa trên 5-bromo-2-furfural, thử nghiệm vôn kế tuần hoàn có thể đánh giá hoạt động và khả năng đảo ngược các phản ứng oxi hóa khử của chúng, cũng như sự ổn định theo chu kỳ của vật liệu.
2. Kiểm tra điện tích dòng điện không đổi và kiểm tra
Kiểm tra điện tích và phóng điện không đổi là quá trình sạc và xả các điện cực ở một mật độ dòng điện nhất định và ghi lại đường cong của sự thay đổi tiềm năng theo thời gian. Phương pháp thử nghiệm này có thể có được các chỉ số chính như công suất cụ thể và hiệu quả Coulomb của vật liệu. Đối với các vật liệu lưu trữ năng lượng dựa trên 5-bromo-2-furfural, thử nghiệm phóng điện điện tích không đổi có thể đánh giá hiệu suất lưu trữ năng lượng và ổn định đạp xe của họ.
3. Kiểm tra trở kháng AC
Kiểm tra trở kháng AC là một phương pháp đo trở kháng điện cực bằng cách áp dụng tín hiệu AC biên độ nhỏ. Phương pháp thử nghiệm này có thể thu được các tham số như điện trở truyền điện tích và hệ số khuếch tán ion của vật liệu. Đối với các vật liệu lưu trữ năng lượng dựa trên 5-bromo-2-furfural, thử nghiệm trở kháng AC có thể đánh giá hiệu suất vận chuyển ion và hiệu quả chuyển điện tích của chúng.
Trường hợp ứng dụng thực tế của 5-bromo-2-furfural trong lưu trữ năng lượng điện hóa
Hiện tại, một số nghiên cứu đã áp dụng 5-bromo-2-furfural hoặc các dẫn xuất của nó cho lĩnh vực lưu trữ năng lượng điện hóa. Ví dụ, một số nghiên cứu có vật liệu carbon tổng hợp với hình thái và cấu trúc đặc biệt sử dụng các dẫn xuất sinh khối furfural (bao gồm các chất tương tự của 5-bromo-2-fluorol) làm nguyên liệu thô chính thông qua các phương pháp hóa học cụ thể. Những vật liệu carbon này thể hiện hiệu suất điện hóa tuyệt vời và độ ổn định đạp xe như vật liệu điện cực lưu trữ năng lượng.
Cụ thể, một số nghiên cứu đã sử dụng phản ứng cơ sở Schiff và phương pháp cacbon hóa thủy nhiệt một bước để chuẩn bị các hạt carbon với hình thái đặc biệt sử dụng furfural làm nguồn carbon. Bằng cách kích hoạt hóa học và điều chỉnh cấu trúc lỗ rỗng, và kết hợp với các oxit kim loại hoạt động điện hóa, các vật liệu điện cực lưu trữ năng lượng dựa trên ion ion dựa trên nước khác nhau đã được xây dựng. Những vật liệu này có diện tích bề mặt đặc biệt cao và cấu trúc lỗ rỗng phong phú, có lợi cho việc vận chuyển và lưu trữ nhanh chóng các chất điện phân. Các kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng các vật liệu này thể hiện công suất cao, mật độ năng lượng/năng lượng cao và độ ổn định đạp xe tuyệt vời trong các siêu tụ điện lai ion kẽm.
Ngoài ra, nghiên cứu đã sử dụng carbon xốp "hình Bayberry" hoạt hóa làm chất mang để giới thiệu oxit mangan kim loại tại chỗ trong quá trình tổng hợp các hạt carbon thủy nhiệt, và thiết kế và tổng hợp các hạt carbon xốp "hình Bayberry". Vật liệu tổng hợp này, như một vật liệu điện cực dương cho pin mangan kẽm, thể hiện công suất cụ thể có thể đảo ngược cao và mật độ năng lượng tuyệt vời. Sau khi các chu kỳ sạc và xả liên tục, nó vẫn có thể duy trì công suất cụ thể cao và hiệu quả Coulombic. Những kết quả nghiên cứu này cung cấp các tài liệu tham khảo và hướng dẫn hữu ích cho việc áp dụng 5-bromo-2-fluorofural trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng điện hóa.
Sau đây là một phương pháp tổng hợp trong phòng thí nghiệm cho5-bromo-2-furaldehyd:
Phản ứng giữa formaldehyd và brom: hcho + br2→ HCOHBR + H2Đồng2Br
Phản ứng được thúc đẩy bởi axit formic: HCOHBR + H2Đồng2BR → HCOHBRCO2H + H2O
Canxi hydroxit điều chỉnh giá trị pH: HCOHBRCO2H + CA (OH)2→ cabrch=o+co2 + H2 O
Trích xuất ether: c5H3Người anh em2 + C8H10 → C5H3Người anh em2 · C8H10
Chất chưng cất để loại bỏ ether: C5H3Người anh em2 · C8H10 → C5H3Người anh em2 + C8H10
Các bước thử nghiệm:
Năm năm kết tủa sản phẩm điện tử, sản phẩm trưởng thành và ổn định
Sau khi phản ứng bromination hoàn thành, axit formic được thêm vào chai phản ứng để tăng năng suất của sản phẩm.
Theo tác động của axit formic, dung dịch phản ứng dần dần chuyển sang màu nâu, chỉ ra rằng phản ứng đang diễn ra. Tại thời điểm này, nhiệt độ nên được duy trì ở khoảng 60 độ C và khuấy nên tiếp tục trong một khoảng thời gian để hoàn thành phản ứng.
Làm mát dung dịch phản ứng với nhiệt độ phòng, thêm một lượng nước thích hợp và điều chỉnh giá trị pH thành kiềm với canxi hydroxit.
Lọc để loại bỏ trầm tích và rửa bánh lọc bằng một lượng nhỏ nước. Kết hợp dung dịch dịch lọc và rửa và chiết bằng ether.
Làm khô chiết xuất ether và chưng cất để loại bỏ ether. Phần dư là 5-bromo-2-furaldehide.
Từ từ thêm brom vào dung dịch phản ứng và kiểm soát nhiệt độ dưới 50 độ C. Quan sát dung dịch phản ứng chuyển sang màu vàng cho thấy phản ứng đã bắt đầu.
Phản ứng bất lợi
5-bromo-2-furanaldehyd là một hợp chất hữu cơ có cấu trúc hóa học cụ thể, có một số ứng dụng nhất định trong tổng hợp hóa học, nghiên cứu dược phẩm và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, giống như nhiều hóa chất, trong khi nó mang lại sự tiện lợi cho con người, nó cũng có thể có tác dụng phụ đối với sức khỏe con người và môi trường. Một sự hiểu biết sâu sắc về các phản ứng bất lợi của 5-bromo-2-furanaldehyd có ý nghĩa lớn đối với việc sử dụng hợp lý hợp chất này, bảo vệ sức khỏe con người và bảo vệ môi trường sinh thái.
Độc tính cấp tính
Kết quả thí nghiệm trên động vật
Các thí nghiệm trên động vật là một phương tiện quan trọng để nghiên cứu độc tính cấp tính của các hợp chất. Thông qua các thí nghiệm độc tính tiếp xúc bằng miệng, hít hoặc tiếp xúc với da trên các động vật thí nghiệm như chuột và chuột, có thể quan sát thấy tác dụng độc hại cấp tính của 5-bromo-2-furanaldehyd trên động vật. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong một phạm vi liều nhất định, LD50 miệng (LD50) của hợp chất thể hiện độc tính cấp tính mạnh mẽ đối với chuột. Khi chuột ăn một liều nhất định của 5-bromo-2-furanaldehyd, chúng sẽ trải qua một loạt các triệu chứng độc hại trong một khoảng thời gian ngắn, chẳng hạn như giảm hoạt động, khó thở, co giật, v.v., có thể dẫn đến tử vong trong các trường hợp nghiêm trọng. Các kết quả thử nghiệm trên chuột cũng tương tự nhau và dữ liệu độc tính cấp tính theo các con đường phơi nhiễm khác nhau cung cấp các tài liệu tham khảo quan trọng để đánh giá tác hại cấp tính của hợp chất này đối với con người.
Triệu chứng ngộ độc
Sau khi uống bằng miệng 5-bromo-2-furanaldehyd, động vật trước tiên có thể gặp các triệu chứng kích thích đường tiêu hóa như buồn nôn, nôn, tiêu chảy, v.v ... Điều này là do tác dụng kích thích trực tiếp của hợp chất trên niêm mạc tiêu hóa. Khi liều lượng tăng lên, các triệu chứng ngộ độc sẽ dần dần xấu đi, ảnh hưởng đến hệ thống thần kinh trung ương và khiến động vật gặp phải các triệu chứng như phấn khích, bồn chồn và co giật, cuối cùng dẫn đến tử vong do suy hô hấp hoặc tuần hoàn. Khi tiếp xúc với đường hô hấp, động vật có thể nhanh chóng gặp các triệu chứng kích ứng hô hấp như ho, khò khè, khó thở, vv Trong trường hợp nghiêm trọng, nó có thể gây phù phổi và đe dọa đến tính mạng. Tiếp xúc với da với nồng độ cao của 5-bromo-2-furanaldehyd có thể gây ra các triệu chứng kích thích da như đỏ, sưng, đau và phồng rộp.
Độc tính mãn tính
Ảnh hưởng của việc tiếp xúc lâu dài đối với động vật
Các thí nghiệm phơi nhiễm lâu dài thường sử dụng liều thấp hơn 5-bromo-2-furanaldehyd để lây nhiễm cho động vật, kéo dài trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm, để quan sát ảnh hưởng của nó đối với độc tính mãn tính ở động vật. Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc ăn dài hạn của một liều hợp chất này có thể dẫn đến tăng cân chậm và cản trở sự tăng trưởng và phát triển ở động vật. Điều này có thể là do các hợp chất ảnh hưởng đến sự hấp thụ chất dinh dưỡng và quá trình trao đổi chất của động vật, phá vỡ các chức năng sinh lý bình thường.
Ảnh hưởng của việc tiếp xúc lâu dài đối với động vật
Ngoài ra, phơi nhiễm lâu dài cũng có thể gây ra tổn thương cho các cơ quan quan trọng như gan và thận của động vật. Gan là cơ quan giải độc chính của cơ thể con người. Sau khi 5-bromo-2-furanaldehyd đi vào cơ thể, hầu hết trong số đó trải qua quá trình biến đổi trao đổi chất ở gan. Tích lũy lâu dài có thể gây ra thoái hóa tế bào gan và hoại tử, dẫn đến chức năng gan bất thường. Thận là một cơ quan quan trọng để bài tiết chất thải và điều chỉnh cân bằng chất lỏng. Thiệt hại của các hợp chất đối với thận có thể biểu hiện là tổn thương cho các tế bào biểu mô hình ống thận và giảm chức năng thận.
Suy đoán về các mối nguy hiểm tiềm tàng đối với sức khỏe con người
Dựa trên kết quả thí nghiệm của động vật, có thể suy ra rằng việc tiếp xúc lâu dài với 5-bromo-2-furanaldehyd có thể gây ra các mối nguy hiểm mãn tính tương tự đối với sức khỏe con người. Môi trường nghề nghiệp, nếu người lao động tiếp xúc với không khí chứa hợp chất trong một thời gian dài hoặc thường xuyên tiếp xúc với bụi, dung dịch, v.v., họ có thể dần dần gặp các triệu chứng khó chịu về thể chất Bệnh thoái hóa thần kinh.
Chú phổ biến: 5-Bromo-2-Furaldehyd CAS 1899-24-7, nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà máy, bán buôn, mua, giá, số lượng lớn, để bán