咪唑类离子液体对煤热物性参数影响的实验研究

离子液体对煤分子结构活性官能团具有显著的溶解破坏作用,从而可以抑制煤热量传递。为了考察咪唑类离子液体([EMIM][BF4]、[BMIM][BF4]、[BMIM][NO3]和[BMIM][I])对煤热物性参数的影响,使用离子液体对不粘煤进行预处理,通过激光闪射装置LFA 457测定在30~300℃范围内煤样的热物性参数,研究离子液体对煤热物性参数的影响,并分析离子液体预处理煤对温度的敏感性。结果表明:随着温度的升高,煤样的热扩散系数逐渐减小,比热容和导热系数逐渐增大,且温度越高,煤样的热物性参数的变化趋势越弱。在相同温度下,离子液体预处理煤的热扩散系数、比热容及导热系数均低于原煤样。在([BMIM]+)相同的情况下,[BF4]-对煤的热扩散系数抑制效果明显;在([BF4]-)相同情况下,[BMIM]+对热扩散系数的抑制效果明显。从敏感性分析可知,煤样的比热容对温度的敏感性最高,导热系数对温度的敏感性最低。此外,在相同温度下,[BMIM][I]处理煤的比热容和导热系数相对较低。实验结果为离子液体抑制煤自燃以及煤火的传热提供理论依据。     

咪唑硫氰酸类离子液体与过氧化氢自燃特性研究

为填补国内在离子液体与绿色氧化剂自燃领域研究的空白，本文开展了咪唑硫氰酸类离子液体在质量分数为90%的过氧化氢中的自燃特性研究，并分析了液滴碰撞速度和添加剂对咪唑硫氰酸类离子液体在过氧化氢中点火延迟时间的影响。结果显示：离子液体在过氧化氢中的自燃过程分为3个阶段：液滴与过氧化氢接触、混合，出现液坑；产生中央射流，射流顶端分离出液滴；温度升高，黑色烟雾与火核出现。离子液体点火延迟时间与碰撞速度呈负相关，由于黏度和燃烧极限等因素的影响，1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸([EMIM][SCN])的点火延迟时间减小程度随碰撞速度的增大而减弱，而1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸([BMIM][SCN])则相反。相同碰撞速度下，[BMIM][SCN]的点火延迟时间小于[EMIM][SCN],表明[BMIM][SCN]与质量分数为90%的过氧化氢自燃效果好。掺混燃料的点火延迟时间随添加剂的摩尔比增加呈增大的趋势，且均大于离子液体的点火延迟时间，当[EMIM][SCN]掺混乙二醇的摩尔比为0.8、[BMIM][SCN]掺混乙二醇的摩尔比为0.9、[EMIM][SCN]和[BMIM][SCN]掺混丙二醇的摩尔比...     

离子液体[BMIM][BF_4]浸泡时间对煤微观活性结构的影响

为探究经离子液体浸泡后煤样表面微观结构的变化,用离子液体[BMIM][BF_4]将长焰煤煤样浸泡2,30,90和180 d,分别采用Quanta 450场发射扫描电子显微镜,X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱仪对煤样的外部形貌、微晶结构以及官能团变化进行了分析。实验发现:随着离子液体浸泡时间的增加煤的外部形貌变的更粗糙,对煤表面结构破坏程度更大;经离子液体浸泡煤样的脂肪烃和含氧官能团的峰面积比原煤样小。其中,浸泡180 d的煤样煤化度最高,煤分子表面缩合度更高,结构更紧密,煤微晶结构中脂肪族侧链溶解最多,煤表面分子结构中的含氧官能团变化最明显。离子液体[BMIM][BF_4]对煤样表面微观结构的破坏随着浸泡时间的增加越来越大,煤化度越来越高,[BMIM][BF_4]浸泡180 d对煤样表面微观结构影响最大。     

咪唑基离子液体与小分子相互作用的理论研究

采用密度泛函理论考察了1-乙基-3-甲基咪唑四氟合硼酸盐（[EMIM][BF4]）和2-甲基噻吩（2-MT）、正己烷（HEX）、异丁基硫醇（IBT）的相互作用。采用GGA/PW91和DNP基组优化了结构,并用NBO和AIM分析了[EMIM][BF4]和2-甲基噻吩（2-MT）、正己烷（HEX）、异丁基硫醇（IBT）的氢键相互作用。[EMIM][BF4]离子对最稳定的气相结构表明,[BF4]-阴离子的F原子和咪唑环上C2-H2的氢键作用在形成离子对中起重要作用。[BF4]-阴离子和[EMIM]＋阳离子支链发生氢键作用。[BF4]-阴离子趋向于C2-H2形成氢键,这说明,2-甲基噻吩（2-MT）、正己烷（HEX）、异丁基硫醇（IBT）吸附在[EMIM][BF4]上没有改变离子液体离子对的主要作用。[EMIM][BF4]和2-甲基噻吩发生π···C-H和氢键作用,而[EMIM][BF4]和正己烷（HEX）、异丁基硫醇（IBT）主要发生氢键作用。相互作用能表明,2-甲基噻吩优先吸附在离子液体上。     

烷基咪唑离子液体与甲苯相互作用的理论研究

在密度泛函理论中的B3LYP/6-31G（d,p）水平上研究了1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[EMIM][BF4]）离子液体与甲苯相互作用的微观机制.研究结果表明,[EMIM]＋和[BF4]-离子对有两种稳定的构型,存在强的氢键及静电作用,[BF4]-离子靠近咪唑环2位H的构型比[BF4]-离子靠近咪唑环4、5位H处的构型稳定.甲苯与这两种构型的[EMIM][BF4]离子对形成π配位作用的分子复合物,咪唑环2位H对甲苯的吸附作用比咪唑环4、5位H对甲苯的吸附作用强,2位H表现出更高的活性.离子液体的存在能有效地降低甲苯的前线轨道能级差,表明甲苯在离子液体环境中更易发生催化反应.     

甲醇-苯-离子液体等压汽液平衡数据的测定

在101.32 kPa下,用改进的Othmer釜测定了甲醇-苯与三种离子液体的三元物系的等压汽液平衡数据,即甲醇-苯-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM]BF4),甲醇-苯-1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4),甲醇-苯-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([OMIM]BF4)。实验结果表明,加入离子液体可以使汽液平衡线偏离甲醇-苯二组分物系的汽液平衡线,离子液体摩尔分数越大,偏离程度越大。[OMIM]BF4表现出明显的盐析效应,使甲醇对苯的相对挥发度发生改变,消除了甲醇—苯物系的共沸点。离子液体对甲醇的盐析效应顺序为：[OMIM]BF4 >[BMIM]BF4 >[EMIM]BF4。因此[OMIM]BF4 可以作为甲醇-苯物系萃取精馏的溶剂。     

咪唑二氰胺类离子液体在白色发烟硝酸中自燃特性的实验研究

利用滴落实验台在常温常压下对5种咪唑二氰胺类离子液体进行了点火测试实验,研究了咪唑二氰胺类离子液体在白色发烟硝酸中的自燃过程,并分析了阳离子的化学结构与液滴碰撞速度对咪唑二氰胺类离子液体自燃特性的影响。结果显示：1-烯丙基-3-甲基咪唑二氰胺([AMIM][DCA])、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺([EMIM][DCA])和1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺([BMIM][DCA])的自燃过程包含3个阶段,即液滴与WFNA的接触、混合与扩散阶段,反应放热、发生微型爆炸阶段以及温度升高、自燃现象产生阶段;1-己基-3-甲基咪唑二氰胺([HMIM][DCA])和1-辛基-3-甲基咪唑二氰胺([OMIM][DCA])的自燃性能较差,微爆现象不再明显。在同一碰撞速度下,微爆延迟时间和点火延迟时间随着阳离子中侧链长度的增加而增大;黏度相差不大时,侧链中不饱和程度增加,微爆延迟时间和点火延迟时间将会缩短。对于同一种离子液体而言,微爆延迟时间和点火延迟时间则随着碰撞速度的增大逐渐减小。微爆延迟时间和点火延迟时间二者呈线性正相关,[AMIM][DCA]、[EMIM][DCA]和[BMIM][DCA]这3种离...     

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐光谱分析与计算

室温离子液体因其独特优良的理化性质备受关注,通过谱学和分子模拟、量化计算等方法相结合来研究离子液体的微观结构具有重要的意义.本文选取1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM][ BF4])作为研究对象,利用U4100分光光度计测量了[EMIM][ BF4]在180 ～2 400 nm范围的光谱,对其在近紫外和近红外...     

对苯二酚在室温离子液体碳糊电极上电化学行为的半经验量子化学AM1研究

为了从理论上对对苯二酚在[BMIM]BF4室温离子液体及甲基硅油与石墨粉组成的碳糊电极上的电化学行为深入研究,以半经验分子轨道的AM1方法计算对[BMIM]BF4室温离子液体,甲基硅油和对苯二酚及其之间的分子相互作用的热力学参数如生成焓、电离能、分子间距离及能量.[BMIM]BF4室温离子液体与对苯二酚是以BF-4负离子为作用基点,而甲基硅油是以甲基碳作为作用基点,甲基硅油具有降低最高占有轨道能量,催化了对苯二酚的电化学氧化.[BMIM]BF4室温离子液体离子性质增加了极性水分子的渗透性,表现出较大的介电常数,给出了较大的充电电流.     

直接甲醇燃料电池用离子液体复合膜的制备及性能研究

制备了直接甲醇燃料电池用的2种离子液体([α-MPyH][Tfa]和[EMIm][BF4])复合膜,并对二者的微观形貌以及电化学特征予以表征.阻抗测试结果表明,[EMIm][BF4]复合膜的电导率高于[α-MPyH][Tfa]复合膜,计时电流法对二者阻醇性能研究结果表明,[EMIm][BF4]复合膜的阻醇性能也好于[α-MPyH][Tfa]复合膜.     

基于UNIFAC模型的离子液体相平衡及萃取研究

通过拟合季膦类、咪唑类离子液体中无限稀释的苯和醇类等溶质的实验数据,得到了离子液体中[TRP][BF₄]等7种新主基团的UNIFAC(universal functional activity coefficient)模型参数。基于该参数,预测了乙醇和甲醇在离子液体[EMIM][ES]和[BMIM][C₅H₁₂O₆S]中的气液相平衡,计算值与实验结果之间吻合较好,这表明本文中仅使用无限稀释溶液活度系数回归出的UNIFAC模型参数仍然是可靠的。最后,对4种离子液体在甲苯/苯-乙醇/甲醇体系中的萃取性能进行了筛选,发现[BMIM][C₅H₁₂O₆S]在甲苯/苯-醇类体系的萃取选择性最高,达到15:3。     

离子液体中6-O-(11-十二烯酸)葡萄糖酯的脂肪酶催化合成及其表征

为了探索脂肪酶在离子液体中选择性地催化葡萄糖与11-十二烯酸乙酯的转酯化反应,通过不同脂肪酶在不同离子液体中进行转酯化反应,并用单因素法研究离子液体种类、温度、底物的比例、体系含水量和脂肪酶含量对反应产率的影响,优化反应条件。反应产物的结构通过红外光谱、高效液相色谱、质谱和核磁共振等表征。结果表明:脂肪酶Novozym-435在离子液体1-正丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐[BMIM][BF4]中,当反应温度为55℃、酶浓度20mg/mL、葡萄糖/11-十二烯酸乙酯的摩尔比1∶2、体系的水含量为2%时,获得糖酯的产率最高,Novozym-435可以重复使用7次。脂肪酶Novozym-435在离子液体[BMIM][BF4]中选择性转酯化反应的产物为6-O-(11-十二烯酸)葡萄糖单酯。     

多晶铂电极在离子液体中的界面微分电容研究

常温下用循环伏安法和电化学阻抗法研究了多晶铂电极在两种室温离子液体[BMIM]BF4,[EMIM]BF4(BMIM:1-butyl-3-methylimidazolium;EMIM:1-ethyl-3-methylimida-zolium)中的界面微分电容曲线.阻抗测量频率区间为10Hz到10kHz,得到的电容电势曲线既非抛物线形又非钟形.改变电势扫描方向测得的电容电势曲线形状不同,负向扫描曲线相对于正向扫描曲线会有延迟效应.这种延迟效应与离子在Pt电极上的吸附能和Madelung位能相关.     

阻化煤样的初次/二次氧化特性实验研究

阻化剂通过减弱煤氧复合作用和降低煤体氧化活性,减小煤体氧化速率达到抑制煤体发生自燃的目的。为研究经阻化剂处理过的煤样在初次氧化后残留阻化剂对煤样二次氧化自燃特性的影响,采用CaCl_2,NH4Cl,MgCl_2三种阻化剂对黄陵一号矿长焰煤进行阻化处理,使用程序升温实验装置进行阻化煤样的初次与二次氧化实验。结果表明:三种阻化剂对煤样具有明显的阻化效果,阻化剂使煤的临界温度升高放热强度减小,阻化煤样初次氧化临界温度大于二次氧化临界温度;初次与二次氧化时三种阻化剂阻化能力大小顺序为:CaCl_2NH4ClMgCl_2,在二次氧化时初次氧化后残留的CaCl_2,NH_4Cl依然表现出较强的阻化能力,而残留的MgCl_2阻化能力明显下降。阻化剂处理煤样在初次氧化后残留阻化剂对二次氧化煤样仍具有一定的阻化作用。     

3种离子液体对脂肪酶催化鱼油酯交换产物ω-3脂肪酸的影响

分别以离子液体[BMIM][BF_4]、[BMIM][PF_6]和[BMIM][Tf_2N]为反应介质,对ω-3脂肪酸(EPA和DHA)质量分数为30.02%的甘油三酯型鱼油和74.38%的乙酯型鱼油进行酶法酯交换反应.首先测定离子液体中特异性脂肪酶TLIM、猪胰脂酶与非特异性脂肪酶Novozyme435的酶活,进一步探究3种离子液体对脂肪酶催化鱼油酯交换产物ω-3脂肪酸的影响.结果表明:上述脂肪酶在3种离子液体中的酶活均显著上升;与非离子液体体系相比,上述离子液体能够在鱼油酶法酯交换反应中使反应产物甘油三酯ω-3脂肪酸的平均得率提高20%以上.其中,当[BMIM][Tf_2N]添加量为4%(质量分数)时,TLIM催化鱼油酯交换产物甘油三酯的EPA和DHA总质量分数达到63.65%,较不加离子液体提高了11.79%.     

异丁醇-水-1-丁基-3-甲基四氟硼酸咪唑盐物系等压汽液平衡数据的测定

在101.32 kPa下,用改进的Othmer釜测定了含离子液体1-丁基-3-甲基四氟硼酸咪唑盐([BMIM]BF4)的异丁醇-水物系的等压汽液平衡数据。实验结果表明,当[BMIM]BF4的摩尔分数为10%时异丁醇-水二组分物系的汽液平衡线就开始偏离,[BMIM]BF4摩尔分数为20%,30%时,偏离程度越大;[BMIM]BF4表现出盐效应,使异丁醇对水的相对挥发度发生改变,消除了异丁醇-水物系的共沸点;[BMIM]BF4含量越大,盐效应越明显,随着[BMIM]BF4含量的增加,异丁醇对水的相对挥发度也随着增加。[BMIM]BF4可以做为异丁醇-水物系萃取精馏分离的有机盐,适宜的[BMIM]BF4摩尔分数为20%。     

离子液体在水、乙醇及其混合物中的电导率测定

用电导率仪测定了298.15 K条件下多种离子液体,即1-甲基-3-乙基咪唑溴([Emim]Br)、1-甲基-3-丁基咪唑溴([Bmim]Br)、1-甲基-3-丁基咪唑氯([Bmim]Cl)、1-甲基-3-丁基咪唑氟硼酸盐([Bmim][BF4])、1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯([Mmim][DMP])、1-甲基-3-乙基咪唑磷酸二乙酯([Emim][DEP])、1-甲基-3-丁基咪唑磷酸二丁酯([Bmim][DBP])以及醋酸钾(KAc)在水、乙醇及其混合溶剂中的电导率数据。结果表明,室温离子液体的电导率顺序为：[Bmim][BF4]>[Mmim][DMP]> [Emim][DEP]> [Bmim][DBP],该顺序与离子液体的黏度成反比。离子液体在水中的电导率的次序大致为[Emim]Br>[Bmim]Cl[Bmim]Br[Bmim][BF4]>[Mmim][DMP]>[Emim][DEP]> [Bmim][DBP]。离子液体在水中的电导率高于在乙醇中的电导率,且电导率随浓度的增加均先升高后降低。与醋酸钾相比,溶剂变化对离子液体电导率的影响要小得多。离子液体[Mmim][DMP]和[Emim][DEP]能显著提高乙醇水溶液中乙醇的相对挥发度,且盐析作用[Mmim][DMP]> [Emim][DEP],这与在混合溶剂中电导率的大小次序是一致的。     

甲醇-甲乙酮-1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐物系等压汽液相平衡数据的测定及分析

考察了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[EMIM][NTf₂]）对甲醇-甲乙酮共沸物系等压汽液相平衡的影响。首先测得了101.3 kPa下甲醇-甲乙酮-[EMIM][NTf₂]三元体系的等压汽液相平衡数据,然后用非随机双液（NRTL）模型进行了关联,平均相对偏差为1.39%,表明了NRTL模型对含离子液体三元体系的良好适用性。经NRTL模型计算,在[EMIM][NTf₂]的摩尔分数为0.047时可消除甲醇-甲乙酮共沸点。实验结果表明：[EMIM][NTf₂]的加入对甲醇-甲乙酮体系表现出极强的盐效应,改变了体系的汽液相平衡,提高了甲醇对甲乙酮相对挥发度。因此[EMIM][NTf₂]可作为甲醇-甲乙酮萃取精馏的萃取剂。     

离子液体的合成及在稠油改质中的应用研究

合成了[BMIM]Cl、[BMIM]FeC_l4和Et_3NHCl-NiCl_2三种离子液体;并研究了这些离子液体在不同加入量时对新疆哈浅22号稠油的改质效果。结果表明,过渡金属改性制备的[BMIM]FeCl_4在一定量的条件下可使稠油有效降黏,降黏率达34.12%以上,这说明离子液体可使稠油在开采过程中降低黏度,提高采收率,降低采油成本。     

某些咪唑类离子液体在水、脂肪醇中的溶解热力学研究

离子液体作为一种新型绿色溶剂在很多领域都有广泛的应用．目前，人们对离子液体的研究主要集中在分离，萃取，化学反应，材料合成，有机反应和绿色分离方面，对离子液体的基础物理化学性质，特别是离子液体在不同溶剂中的溶解性能的研究非常缺乏，严重地制约了离子液体的进一步开发和应用．本文采用紫外分光光度法，在不同温度下（278～323K）测定了咪唑类离子液体[C4mim][PF6]、[C6mim][PF6]和[C6mim][BF4]分别在水、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、正戊醇中的溶解度，