5-Bromo-2-Furaldeideè una polvere cristallina da bianco a giallo chiaro con un leggero odore irritante. Formula molecolare C5H3BRO2, CAS 1899-24-7. A causa della presenza di atomi di bromo e gruppi di aldeide in questo composto, la sua stabilità termica può essere relativamente scarsa ed è soggetta a reazioni di decomposizione o ossidazione. Facile da deteriorarsi o produrre gas dannosi in condizioni di riscaldamento. Può essere solubile in acqua e solventi organici come etanolo ed etere. Può essere usato come intermedio farmaceutico per sintetizzare composti biologicamente attivi, come farmaci antibatterici, farmaci antivirali e farmaci antitumorali. Può essere usato per trattare i rifiuti organici contenenti bromo e convertirlo in sostanze innocui o basse di tossicità attraverso reazioni come riduzione o ossidazione, ottenendo l'utilizzo delle risorse dei rifiuti. Può essere usato come monomero polimerico sintetico per preparare materiali polimerici ad alte prestazioni, come fibre polimeriche, film di plastica e materiali biodegradabili.
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Formula chimica |
C5H3Bro2 |
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Messa esatta |
174 |
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Peso molecolare |
175 |
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m/z |
174 (100.0%), 176 (97.3%), 175 (5.4%), 177 (5.3%) |
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Analisi elementare |
C, 34.32; H, 1.73; BR, 45.66; O, 18.29 |
5-Bromo-2-FuraldeideHa un potenziale valore dell'applicazione nello stoccaggio di energia elettrochimica, coinvolgendo principalmente la produzione di dispositivi di accumulo di energia come batterie e supercondensatori.
1. Presentazione dell'energia della batteria:
Può essere utilizzato come sostanza attiva nella batteria e partecipare al processo di ricarica e scarico. I suoi atomi di bromo e gruppi di aldeide possono reagire con l'elettrolita, raggiungendo lo stoccaggio e il rilascio di energia elettrica. In particolare, può essere usato come materiale di elettrodo positivo o negativo in tipi di batterie come batterie agli ioni di litio, batterie a ioni di sodio o batterie a ioni di bromo. In queste batterie, lo stoccaggio e il rilascio di energia elettrica sono raggiunti attraverso reazioni redox reversibili. Rispetto alle batterie tradizionali, le batterie che utilizzano Furaldehide 5-Bromo 2 come sostanza attiva hanno vantaggi come una maggiore densità di energia, una velocità di ricarica e scarica più rapida e una migliore stabilità del ciclo.
2. Accumulo di energia supercondensatore:
Può anche essere utilizzato come sostanza attiva nei supercondensatori per lo stoccaggio rapido e il rilascio di energia elettrica. I supercondensatori sono dispositivi di stoccaggio di energia con alta densità di potenza e capacità di ricarica e scarico rapidi, ampiamente utilizzati in veicoli ibridi, prodotti elettronici e campi di energia rinnovabile. Come sostanza attiva nei supercondensatori, può conservare e rilasciare energia elettrica attraverso lo stoccaggio della carica a doppio strato o le reazioni di Faraday. Rispetto ai tradizionali condensatori elettrolitici, i supercondensatori che utilizzano Furaldehide a 5-Bromo 2 come materiale attivo hanno vantaggi come una maggiore densità di energia, una durata del ciclo più lunga e una migliore adattabilità ambientale.
3. Miglioramento delle prestazioni dei dispositivi di accumulo di energia:
Può anche essere combinato con altre sostanze attive o materiali per elettrodi per migliorare le prestazioni dei dispositivi di accumulo di energia. Ad esempio, combinando 5-Bromo 2 Furaldehide con materiali elettrodi come materiali di carbonio, polimeri conduttivi o altri ossidi di metallo, è possibile preparare materiali per elettrodi ad alte prestazioni. Questi materiali elettrodi compositi possono migliorare le prestazioni dei dispositivi di accumulo di energia in termini di densità di energia, densità di potenza, durata del ciclo e sicurezza.
Va notato che l'applicazione dell'accumulo di energia elettrochimica è ancora in fase di ricerca e per applicazioni pratiche sono necessarie ulteriori informazioni sperimentali di verifica e scoperte tecnologiche. Allo stesso tempo, è anche una valutazione sufficiente per fattori come la sicurezza, la cordialità ambientale e i costi di produzione nello stoccaggio di energia elettrochimica. In futuro, con l'approfondimento della ricerca correlata e lo sviluppo della tecnologia, le prospettive delle applicazioni nel campo dello stoccaggio di energia elettrochimica saranno ancora più ampie.
5-Bromo-2-Furfural (Numero CAS: 1899-24-7), noto anche come 5-Bromo-Furfural, 5-Bromo-2-Sugar Aldeide, 5-Bromo-Furan-2-Carbaldeide, ecc., È un composto organico con una struttura chimica specifica. La sua formula molecolare è C5H3Bro2, con un peso molecolare di 174,98. Ha proprietà fisiche e chimiche uniche, come un aspetto simile a un ago marrone, un certo punto di fusione e una densità specifica e un indice di rifrazione. Queste proprietà rendono 5-Bromo-2-Furfural hanno un potenziale valore di applicazione in più campi, in particolare nello stoccaggio di energia elettrochimica.
Background e importanza dello stoccaggio di energia elettrochimica
Lo stoccaggio di energia elettrochimica è una tecnologia che converte l'energia elettrica in energia chimica e la memorizza, quindi converte l'energia chimica in energia elettrica quando necessario. Questa tecnologia presenta i vantaggi dell'elevata efficienza, della protezione ambientale e della riciclabilità ed è attualmente uno degli hotspot nel campo della ricerca energetica. Con la continua crescita della domanda di energia globale e il rapido sviluppo delle energie rinnovabili, la tecnologia di accumulo di energia elettrochimica sta svolgendo un ruolo sempre più importante in settori come la regolamentazione della rete, l'accesso a energia distribuita e le stazioni di ricarica dei veicoli elettrici.
Il principio di applicazione di 5-Bromo-2-Furfural in Piccolo di energia elettrochimica
Come composto organico, i gruppi funzionali specifici e le proprietà nella sua struttura molecolare lo rendono potenzialmente prezioso per l'accumulo di energia elettrochimica. In particolare, 5-Bromo-2-Furfural può essere modificato chimicamente o combinato con altri materiali per formare materiali di accumulo di energia con proprietà elettrochimiche specifiche. Questi materiali possono sottoporsi a reazioni reversibili di riduzione dell'ossidazione durante il processo di ricarica e scarico, raggiungendo così lo stoccaggio e il rilascio di energia elettrica.
Preparazione e ottimizzazione delle prestazioni di materiali di accumulo di energia a 5-Bromo-2-Furfural
Ottimizzazione delle prestazioni
(1) Controllo della morfologia:
Regolando le condizioni di preparazione come la temperatura di reazione, il tempo e la concentrazione dei reagenti, è possibile controllare la morfologia e la struttura dei materiali a base di 5-Bromo-2-fluorofurale. Strutture morfologiche specifiche possono aumentare la superficie specifica dei materiali, migliorare la bagnabilità degli elettroliti e l'efficienza del trasporto di ioni, migliorando così le prestazioni di accumulo di energia.
(2) Modifica del doping:
Doping altri elementi o composti in materiali a base di 5-Bromo-2-fluorofurale per alterare la loro struttura elettronica e le proprietà chimiche. Il doping può introdurre nuovi siti attivi, migliorare l'attività redox dei materiali e migliorare la loro stabilità e prestazioni di ciclismo.
(3) Design composito:
I materiali di accumulo di energia compositi si formano combinando materiali a base di 5-Bromo-2-Furfural con altri materiali funzionali come ossidi di metallo, materiali di carbonio, ecc. I materiali compositi possono integrare i vantaggi di materiali diversi per ottenere prestazioni complementari e ottimizzate.
Valutazione delle prestazioni elettrochimiche di materiali di accumulo di energia a 5-Bromo-2-Furfural
Per valutare le prestazioni elettrochimiche dei materiali di accumulo di energia basati su 5-Bromo-2-Furfural, sono necessarie una serie di test e analisi sperimentali. Questi test includono test di voltammetria ciclica, test di scarica della carica costante, test di impedenza AC, ecc. Attraverso questi test, è possibile ottenere indicatori chiave come capacità specifica, stabilità del ciclo e prestazioni di velocità del materiale.
1. Test di voltammetria ciclica
La voltammetria ciclica è un metodo di test elettrochimico comunemente usato che registra la curva della variazione di corrente con il potenziale scansionando ciclicamente l'elettrodo all'interno di un determinato intervallo potenziale. Questo metodo di test può rivelare il processo di reazione redox e la reversibilità dei materiali. Per i materiali di accumulo di energia a base di energia 5-Bromo-2-Furfural, i test di voltammetria ciclica possono valutare l'attività e la reversibilità delle loro reazioni redox, nonché la stabilità ciclica del materiale.
2. Test costante di carica corrente e scarica
Il test costante di carica di corrente e scarica è il processo di ricarica e scarico elettrodi a una certa densità di corrente e registrando la curva della potenziale variazione nel tempo. Questo metodo di test può ottenere indicatori chiave come la capacità specifica e l'efficienza di Coulomb del materiale. Per i materiali di accumulo di energia basati su a 5-Bromo-2-Furfural, i test di scarica di carica di corrente costante possono valutare le prestazioni di accumulo di energia e la stabilità del ciclo.
3. Test di impedenza AC
Il test di impedenza AC è un metodo per misurare l'impedenza degli elettrodi applicando un segnale CA di ampiezza ridotta. Questo metodo di test può ottenere parametri come la resistenza al trasferimento della carica e il coefficiente di diffusione ionica del materiale. Per i materiali di accumulo di energia basati su a 5-Bromo-2-Furfural, i test di impedenza AC possono valutare le prestazioni del trasporto ionico e l'efficienza di trasferimento di carica.
Caso di applicazione pratica di 5-Bromo-2-Furfural in Electrochimical Energy Caricch
Al momento, alcuni studi hanno applicato 5-Bromo-2-Furfural o i suoi derivati nel campo della conservazione dell'elettrochimica. Ad esempio, alcuni studi hanno sintetizzato materiali in carbonio con morfologia e struttura speciali usando i derivati della biomassa furfurale (compresi gli analoghi del 5-Bromo-2-Fluorol) come materia prima principale attraverso metodi chimici specifici. Questi materiali in carbonio presentano eccellenti prestazioni elettrochimiche e stabilità ciclistica come materiali per elettrodi di accumulo di energia.
In particolare, alcuni studi hanno utilizzato la reazione di base Schiff e il metodo di carbonizzazione idrotermale per preparare particelle di carbonio con morfologia speciale usando la furfurale come fonte di carbonio. Attivando e regolando chimicamente la struttura dei pori e combinando con ossidi di metallo elettrochimicamente attivi, sono stati costruiti diversi materiali per elettrodi di accumulo di energia a base di carbonio a base di zinco a base d'acqua. Questi materiali hanno una superficie specifica elevata e una ricca struttura dei pori, che favorisce il trasporto rapido e lo stoccaggio di elettroliti. I risultati sperimentali indicano che questi materiali presentano alta capacità, alta densità di energia/potenza e eccellente stabilità ciclistica nei supercondensatori ibridi a ioni di zinco.
Inoltre, la ricerca ha utilizzato il carbonio poroso "a forma di bayberry" attivato come vettore per introdurre ossido di manganese metallico in situ durante la sintesi idrotermale di particelle di carbonio e progettate e sintetizzate particelle di carbonio porose "a forma di bayberry" rivestite MnO2. Questo materiale composito, come materiale elettrodo positivo per le batterie di manganese di zinco, presenta un'elevata capacità specifica reversibile e un'eccellente densità di energia. Dopo cicli di carica continua e scarica, può comunque mantenere un'elevata capacità specifica ed efficienza coulombica. Questi risultati della ricerca forniscono riferimenti utili e indicazioni per l'applicazione di 5-Bromo-2-fluorofurale nel campo dello stoccaggio di energia elettrochimica.
Quello che segue è un metodo di sintesi di laboratorio per5-Bromo-2-Furaldeide:
La reazione tra formaldeide e bromo: hcho + br2→ HCOHBR + H2Co2Br
Reazione promossa dall'acido formico: HCOHBR + H2Co2BR → HCOHBRCO2H + H2O
L'idrossido di calcio regola il valore del pH: HCOHBRCO2H + Ca (OH)2→ Cabrch=o+co2 + H2 O
Estrazione di etere: c5H3Fr2 + C8H10 → C5H3Fr2 · C8H10
Distillazione per rimuovere l'etere: c5H3Fr2 · C8H10 → C5H3Fr2 + C8H10
Passaggi sperimentali:
Cinque anni di precipitazioni elettroniche di prodotti meccanici, prodotti maturi e stabili
Dopo aver completato la reazione di brominazione, l'acido formico viene aggiunto al bottiglia di reazione per aumentare la resa del prodotto.
Sotto l'azione dell'acido formico, la soluzione di reazione diventa gradualmente marrone, indicando che la reazione è in corso. Al momento, la temperatura dovrebbe essere mantenuta a circa 60 gradi C e l'agitazione dovrebbe continuare per un periodo di tempo per completare la reazione.
Raffreddare la soluzione di reazione a temperatura ambiente, aggiungere una quantità adeguata di acqua e regolare il valore del pH in alcalino con idrossido di calcio.
Filtro per rimuovere i sedimenti e lavare la torta del filtro con una piccola quantità di acqua. Combina la soluzione di filtrato e lavaggio ed estratto con etere.
Asciugare l'estratto di etere e distillare per rimuovere l'etere. Il residuo è 5-Bromo-2-Furaldehide.
Aggiungi lentamente il bromo alla soluzione di reazione e controlla la temperatura inferiore a 50 gradi C. Osservare la soluzione di reazione che gira gialla indica che la reazione è iniziata.
Reazioni avverse
5-Bromo-2-Furanaldeide è un composto organico con una specifica struttura chimica, che ha alcune applicazioni in sintesi chimica, ricerca farmaceutica e altri campi. Tuttavia, come molte sostanze chimiche, mentre porta comodità agli umani, può anche avere effetti negativi sulla salute umana e sull'ambiente. Una profonda comprensione delle reazioni avverse della 5-Bromo-2-Furanaldeide è di grande significato per l'uso razionale di questo composto, salvaguardando la salute umana e proteggendo l'ambiente ecologico.
Tossicità acuta
Risultati dell'esperimento animale
Gli esperimenti su animali sono un mezzo importante per studiare la tossicità acuta dei composti. Attraverso esperimenti di tossicità per orale, inalazione o di contatto con contatto cutaneo su animali da esperimento come topi e ratti, si possono osservare effetti tossici acuti della 5-Bromo-2-furanaldeide sugli animali. La ricerca ha dimostrato che all'interno di un certo intervallo di dose, l'LD50 orale (LD50) del composto presenta una forte tossicità acuta per i topi. Quando i topi ingeriscono una certa dose di 5-Bromo-2-Furanaldeide, sperimenteranno una serie di sintomi tossici in un breve periodo di tempo, come l'attività ridotta, la mancanza di respiro, le convulsioni, ecc., Che possono portare alla morte nei casi gravi. Anche i risultati sperimentali sui ratti sono simili e i dati di tossicità acuta sotto diversi percorsi di esposizione forniscono importanti riferimenti per la valutazione del danno acuto di questo composto all'uomo.
Sintomi di avvelenamento
Dopo l'ingestione orale di 5-Bromo-2-Furanaldeide, gli animali possono prima sperimentare sintomi di irritazione gastrointestinale come nausea, vomito, diarrea, ecc. Ciò è dovuto all'effetto irritante diretto del composto sulla mucosa gastrointestinale. All'aumentare del dosaggio, i sintomi dell'avvelenamento peggioreranno gradualmente, colpendo il sistema nervoso centrale e facendo sì che gli animali sperimentino sintomi come eccitazione, irrequietezza e convulsioni, portando alla fine a morte a causa di insufficienza respiratoria o circolatoria. Se esposti dall'inalazione, gli animali possono sperimentare rapidamente sintomi di irritazione respiratoria come tosse, respiro sibilante, difficoltà a respirare, ecc. Nei casi gravi, può causare edema polmonare ed essere pericoloso per la vita. Il contatto cutaneo con alte concentrazioni di 5-Bromo-2-Furanaldeide può causare sintomi di irritazione della pelle come arrossamento, gonfiore, dolore e vesciche.
Tossicità cronica
Effetti dell'esposizione a lungo termine sugli animali
Gli esperimenti di esposizione a lungo termine di solito usano dosi più basse di 5-Bromo-2-Furanaldeide per infettare gli animali, che durano per mesi o addirittura anni, per osservare i suoi effetti sulla tossicità cronica negli animali. La ricerca ha scoperto che l'assunzione a lungo termine di una certa dose di questo composto può portare a un lento aumento di peso e ostacolare la crescita e lo sviluppo negli animali. Ciò può essere dovuto a composti che influenzano l'assorbimento dei nutrienti e i processi metabolici degli animali, interrompendo le normali funzioni fisiologiche.
Effetti dell'esposizione a lungo termine sugli animali
Inoltre, l'esposizione a lungo termine può anche causare danni a organi importanti come il fegato e i reni degli animali. Il fegato è il principale organo di disintossicazione del corpo umano. Dopo che 5-Bromo-2-Furanaldeide entra nel corpo, la maggior parte subisce una trasformazione metabolica nel fegato. L'accumulo a lungo termine può causare degenerazione delle cellule epatiche e necrosi, portando a una funzione epatica anormale. Il rene è un organo importante per l'escreto di rifiuti e la regolazione dell'equilibrio dei fluidi. Il danno dei composti al rene può manifestarsi come danno alle cellule epiteliali tubulari renali e una ridotta funzione renale.
Speculazione sui potenziali pericoli cronici per la salute umana
Sulla base dei risultati sperimentali sugli animali, si può dedurre che l'esposizione a lungo termine a 5-Bromo-2-Furanaldeide può rappresentare pericoli cronici simili alla salute umana. Nell'ambiente professionale, se i lavoratori sono esposti all'aria contenente il composto per lungo tempo o frequentemente entrano in contatto con la sua polvere, soluzione, ecc., Possono gradualmente sperimentare sintomi di disagio fisico come affaticamento, perdita di appetito, vertigini, ecc. Con un tempo di esposizione prolungati, di malattie da neurogeni, di malattie da neuridi, di malattie da neuridi, elaborazioni croniche.
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