鉴于靛蓝分子中羰基与氨基的存在,其分子内部与分子间均易产生氢键,因此从化学还原角度来看,靛蓝还原需要较强的还原剂。保险粉凭借较强的还原能力和较高的性价比成为靛蓝还原首选还原剂,然而,在其使用过程中容易产生大量含硫废水。硼氢化钠还原虽然不会产生环境问题,但常温下还原速率慢,效率低。因此,常常需要外界热能对体系进行升温以及额外的金属盐为催化剂。这些使得还原工艺繁琐,同时升温操作和硼氢化钠的水解放热不利于体系反应性能的可控性。在一系列新型还原方法中,电化学还原因使用能够快速转移的电子进行还原而具有清洁高效等优势。因此,本论文将电化学技术与催化硼氢化钠还原靛蓝体系结合,旨在提升硼氢化钠还原靛蓝体系效率,提升体系可控性,简化染色工艺。通过配合物溶液的电导率和p H值、还原液的氧化还原电位、染色布样K/S值等评价指标依次筛选出适用于该体系的金属盐、配体和阳极电解液。结果表明:Cu²⁺因既能促进硼氢化钠中H^–释放,又与靛蓝羰基氧结合更为稳定而成为优选金属离子;葡萄糖酸钠因能够与Cu²⁺组成稳定的配合物,且配合物溶液导电率较高而成为优选配体;阳极电解液的主要成分选用硫酸铜为宜,以向阴极电解液中实时补充铜离子,并利用阳极硫酸铜溶液的弱酸性在一定程度上缓解由硼氢化钠水解过程中消耗水引起的阴极电解液p H值过高的情况,同时不会对阴极液的p H值不会造成很强干扰。采用循环伏安法研究关于铜离子的电化学行为,得出反应机制:阳极液硫酸铜进入阴极室,使得阴极室内Cu²⁺多于BH₄^–,Cu²⁺在阴极得电子被还原后与BH₄^–反应得到还原性物质氢化亚铜。氢化亚铜中的铜离子与靛蓝羰基氧结合,增强羰基中双键的极性,利于H^–对羰基碳正离子的攻击,从而完成对靛蓝的加氢还原。通过单因素实验和响应面实验探究阴极电解液中主要组分的浓度对还原电位绝对值、染色布样K/S值的影响,结果表明,对于染色布样K/S值、还原液还原电位绝对值而言,氢氧化钠浓度的影响以及硼氢化钠和氢氧化钠浓度的相互作用均是极显著项。所得各组分最佳浓度分别如下:硼氢化钠0.5 g/L,氢氧化钠2.5 g/L和硫酸铜0.65 g/L。该条件下,还原液还原电位的绝对值为968,K/S值为11.92。对电解完成后棉布隔膜阳极侧的沉积物进行EDS和XRD分析,结果表明,铜元素原子百分比在10%左右,其主要存在形式为不同晶体结构的单质铜和氧化亚铜。弱酸性的硫酸铜溶液阳极能够溶解氧化亚铜,这在一定程度上避免了沉积物对棉布隔膜的堵塞,进而使得阳极液中铜离子利用率不会受沉积物的影响而明显下降。通过单因素和正交试验探究阳极电解液中硫酸铜浓度、施加电压和还原时间对染色布样K/S值的影响,从K/S值、色光稳定性和染色织物上铜元素含量等方面,将所得最优工艺与硼氢化钠还原和保险粉还原对此,并探究染液的循环使用性能。结论如下:对于还原时间而言,其与阳极硫酸铜浓度和施加电压的交互作用均很强,对K/S值的影响很大。单一项中,阳极硫酸铜浓度、施加电压与还原时间的影响逐渐变小。优化出的工艺条件为:阳极硫酸铜浓度32 g/L,施加电压13 V和还原时间30 min。该条件下K/S值为12.37,高于传统保险粉还原染色的K/S值11.81和铜离子催化硼氢化钠还原染色的K/S值9.97。电催化还原染色与保险粉还原染色布样的色光稳定性差异不大;三种工艺染色的耐皂洗牢度、耐摩擦牢度基本相当;硼氢化钠电催化还原和铜离子催化硼氢化钠还原对应所得染色布样上的铜元素含量分别为0.04%和0.03%。这说明铜离子仅仅激活靛蓝羰基氧,几乎没有在H^–完成对羰基碳的进攻后随隐色体一起上染到织物上。通过向已经对棉织物染色后的阴极还原液中仅补加硼氢化钠初次使用量的50%,可实现还原液的循环利用。阴极还原液循环使用次数在3以内时对应K/S值在10以上,说明硼氢化钠电化学还原体系中的阴极电解还原液具有一定的循环染色性能。使用以上硼氢化钠电化学还原体系,分别在阴极或阳极中使用硫酸铜时,探究不同金属离子对靛蓝还原的影响,结果表明,以硫酸铜为阳极电解液主要成分,阴极电解液中不加任何金属离子时所得K/S值为9.285,使用Ca²⁺、Al³⁺和Zn²⁺的效果均比不加任何金属离子的差,对应K/S值在8～9之间。阴极与阳极电解液中均使用Cu²⁺时效果最好,对应K/S值9.617。以硫酸铜为阴极电解液主要成分,阳极电解液中使用Cu²⁺、Al³⁺和Zn²⁺的效果相当,对应K/S值分别为9.617、9.528和9.403,Ca²⁺效果最差,K/S值仅有5.107。对于阴极电解液与阳极电解液使用同种金属离子的情况,只有铜离子体系能够将染料还原。