双季铵盐氯铝酸型离子液体的合成及其性能研究

本文将设计并合成双季铵盐氯铝酸型离子液体,对Leuckat反应合成所得的双叔胺进行红外谱图表征,对反应条件进行讨论,得出其优化的合成条件为:溶剂:异丙醇;甲醛滴加时间:不少于150 min;甲醛∶己二胺=5∶1。接着测定了双季铵盐氯铝酸型离子液体的密度、热稳定性及其作为Friedel-Crafts反应的酸性催化剂最主要的性能即酸度,发现双季铵盐氯铝酸型离子液体的Lewis酸性强于传统Friedel-Crafts反应的催化剂AlCl_3。此实验结果为进一步研究双季铵盐型离子液体催化Friedel-Crafts反应的机理提供了基础,也为新型离子液体合成和应用提供有益的参考价值。     

醋酸二乙胺离子液体的合成及其溶液体系电导率的测定与关联

采用一步酸碱中和法制备了一种胺型离子液体—醋酸二乙胺,测定了298.15K时,该离子液体和DMSO、丙酮以及水组成的二元溶液在全浓度范围的电导率和黏度,并采用Casteel-Amis经验公式关联了溶液电导率随浓度的变化规律.结果表明,同一体系中,溶液黏度比较小时,电导率随离子液体浓度的增加而增大,在溶液黏度比较大时,电导率随离子液体浓度的增加而减小.此外,介电常数较大的溶剂对离子液体电导率的影响更为显著.     

酸性离子液体［BMIM］HSO4的合成及其物化性能

 以N-甲基咪唑为原料合成了1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(［BMIM］HSO₄)室温离子液体, 对产物进行了表征, 测定了相关物化性能, 如密度、表面张力、黏度、电导率等,并考察了该离子液体的溶剂性能。实验发现, 该离子液体电导率与常见离子液体电导率相当,并符合Arrhenius方程, 密度、表面张力、黏度均随温度升高而减小。该离子液体与多数常规溶剂互溶, 并对金属氧化物具有一定的溶解度, 为在离子液体中直接电解金属氧化物奠定了基础。     

含六水氯化镁类离子液体的制备及性质研究

以盐湖副产物六水氯化镁为原料,合成一种无色、透明、均一的含六水氯化镁类离子液体。通过傅里叶红外光谱仪初步确定了含六水氯化镁类离子液体中存在的氢键种类。利用电导率仪、数字式黏度计和密度仪分别测定含六水氯化镁类离子液体的黏度、密度和电导率,对类离子液体的物理化学性质和温度、组成关系进行拟合,获得其随温度和组成的变化规律。根据黏度、电导率、密度和温度之间的相互关系计算了吉布斯自由能(ΔG*)、焓变(ΔH*)和熵变(ΔS*)等热力学数据。     

离子液体乙醇溶液吸收SO2的物性研究

研究了己内酰胺-四丁基溴化铵(CPL-TBAB)离子液体乙醇溶液及其吸收SO2后溶液的pH值、电导率和密度。结果表明:随着温度的增加,CPL-TBAB离子液体乙醇溶液pH值降低,电导率先增加后略微减小,密度降低;随着离子液体浓度的增加,CPL-TBAB离子液体乙醇溶液的pH值先增加后平衡,电导率先增加后降低,密度降低。CPL-TBAB离子液体乙醇溶液吸收SO2饱和后的溶液比吸收前的溶液pH值减小,电导率增加,密度增大,含水量降低,且CPL-TBAB离子液体乙醇溶液吸收SO2后形成共溶体系。     

金属络合阴离子型离子液体的合成、性能及对CO_2的捕集

以1-丁基-3-甲基咪唑阳离子([Bmim]+)型离子液体[Bmim]X(X=Cl,Ac)和等物质的量的无机盐AXn(A=Fe,Zn)为原料,通过一步法合成了金属络合阴离子型离子液体[Bmim][AXn+1],测定了离子液体在不同温度下的密度和黏度,采用经验模型关联了密度、黏度与温度的关系,对比研究了CO2气体在[Bmim]X和[Bmim][AXn+1]中的溶解度。[Bmim]X和[Bmim][AXn+1]的密度和黏度均随温度升高而下降,金属络合阴离子型离子液体[Bmim][AXn+1]的密度远远大于对应的传统离子液体[Bmim]X的密度。[Bmim][ZnCl3]和[Bmim][Zn(Ac)3]的黏度远远高于对应的[Bmim]Cl和[Bmim]Ac的黏度,但[Bmim][FeCl4]的黏度远低于对应的[Bmim]Cl的黏度。金属络合阴离子型离子液体[Bmim][AXn+1]吸收CO2的能力显著提高。     

氯化烷基季铵盐离子液体结构性质的密度泛函计算

采用密度泛函方法计算了氯化烷基季铵盐离子液体中阴阳离子的几何构型、净电荷、振动频率和结合能等。结果表明,阳离子的最低未占有轨道（LUMO）主要由氢和氮原子的s轨道所贡献,Cl4^-的最高占有轨道（HOMO）主要由氯原子的2p轨道所贡献。烷基季铵盐阳离子的LUMO与阴离子的HOMO相互作用形成离子液体。     

醇胺盐酸类离子液体的性质研究

用酸碱中和法合成了二乙醇胺盐酸[DEA]Cl、三乙醇胺盐酸[TEA]Cl两种离子液体,测定了两种离子液体在不同浓度水和乙醇溶液中的电导率,二乙醇胺盐酸离子液体乙醇溶液的电导率呈较好的正态分布.用微量热法测定了温度为310 K下不同浓度二乙醇胺盐酸、三乙醇胺盐酸离子液体存在下,大肠杆菌生长代谢的热功率-时间曲线,用Logistic方程求出细菌生长的速率常数,结果表明二乙醇胺盐酸、三乙醇胺盐酸离子液体对大肠杆菌的生长具有抑制作用,且抑菌作用的大小与离子液体阳离子结构有关.该研究对离子液体的环境风险评价和工业化应用进程有一定的指导意义.     

水分含量对异辛基乙二胺-CF3SO3型质子化离子液体物理化学性质的影响

通过对合成的异辛基乙二胺-CF3SO3[简称HEtHex(TFS)]型质子化离子液体进行FT-IR红外谱图、13 C-NMR谱图测定及CHN元素分析,鉴定了其结构特征和纯度.在常压下相同的温度范围T=(303.15～353.15)K内,不同含水量(质量百分含量)(0.53%,4.78%,6.00%,6.92%,7.97%,10.05%,14.83%,25.54%及54.99%)的条件下,测定了HEtHex(TFS)的密度、黏度及电导率,并用Arrhenius方程分别拟合了HEtHex(TFS)的黏度和电导率与温度之间的关系.通过Walden规则描述了其摩尔电导率和流动性之间的关系,结果显示,温度和水分含量对于HEtHex(TFS)的密度、黏度及电导率有着较大的影响.HEtHex(TFS)在相同的温度范围内,不同含水量条件下,随着温度的升高,黏度呈现指数形式的下降趋势,电导率则呈现指数形式的升高趋势.     

一种新型Bronsted酸性离子液体的脱硫性能

采用两步法制备一种新型Bronsted酸性离子液体,测量其密度和黏度,对汽油脱硫的最优条件以及离子液体的脱硫能力和再生能力进行考察。结果表明:新型Bronsted酸性离子液体的密度和黏度与温度呈负相关关系,且与阳离子烷基侧链的长度有关;最优的脱硫条件为温度40℃,剂油比1∶5,萃取时间40 min,模拟汽油中的噻吩经过三级脱硫脱除率超过85%;1-辛基-3-甲基咪唑硫氰酸盐离子液体经过五级萃取后回收率为26.0%,脱硫恢复能力为82.1%;[Omim][SCN]与环丁砜分步萃取可将模拟汽油中83.7%的噻吩脱除。     

不同温度下离子液体[PP_(13)][Tf_2N]在乙醇或正丙醇中的电导率测定

系统研究了一种对空气和水稳定的疏水型离子液体[PP13][Tf2N]在不同有机溶剂中的电导率变化.在288.15～318.15K温度范围内,测定了离子液体[PP13][Tf2N]在乙醇或正丙醇中的电导率数据.结果表明:离子液体[PP13][Tf2N]在两种有机溶剂中的电导率都要高于纯离子液体的电导率;在乙醇中的电导率要高于在正丙醇中的电导率,而且电导率都随着离子液体浓度的增加先升高,达到极大值后降低.最后将电导率对浓度、温度分别采用Casteel-Amis经验方程,Vogel-Fulcher-Tamman方程进行拟合.     

咪唑型离子液体催化Diels-Alder反应的理论研究

采用量子化学从头计算和密度泛函理论方法,研究了咪唑类离子液体催化Diels-Alder反应(环戊二烯和丙烯酸甲酯反应)的反应机理.在HF/6-31 G*和B3LYP/6-31 G*方法水平上,考察了反应的endo/exo(内型/外型)选择性、活化能等.研究结果表明,离子液体主要借助阳离子参与来催化该反应.阳离子的参与能够大大的降低反应过渡态的能垒,增大反应的endo选择性.     

微波辅助酸功能化离子液体催化降解纤维素

在室温离子液体中,以酸功能化离子液体为催化剂进行纤维素的微波辅助降解,分别考察了二甲基亚砜、催化剂和水对纤维素降解的影响.结果表明:纤维素在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐中的降解效果优于在1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中的降解效果;二甲基亚砜能有效地降低体系的黏度,提高降解的效果;酸功能化离子液体的催化效果与其酸性大小相关;微波640 W下添加0.05 g催化剂,0.04 g水,0.6 g二甲基亚砜,反应60 s,纤维素降解效果最佳.     

离子液体[C_nmmim][NTf_2](n=2,4)的物理化学性质研究

制备了两种离子液体[Cnmmim][NTf2](n=2,4),并分别用核磁共振氢谱1H NMR和差示扫描量热仪(DSC)对其进行了表征.在(298.15~338.15±0.01)K温度范围内,测定了离子液体[Cnmmim][NTf2](n=2,4)的密度ρ,电导率σ,运动粘度ν.计算了离子液体[Cnmmim][NTf2](n=2,4)的动力粘度η,摩尔体积Vm和摩尔电导率Λ.根据Nernst-Einstein方程和Eyring液体粘度理论分别计算得到了离子扩散系数D和粘性流动活化Gibbs自由能ΔG≠.通过VFT方程和Arrhenius方程对离子液体的动力粘度和电导率值进行线性拟合,并讨论了电导率、动力粘度和温度的关系.通过计算[Cnmmim][NTf2](n=2,4)及其他15种离子液体的W(Walden)系数,发现不同离子液体有不同的W值,即W系数是离子液体的特征物理量.     

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。     

1,2-二甲基-3-丁基咪唑硫酸氢盐离子液体的合成及其性质研究

介绍了在室温下设计合成的一种功能化离子液体1,2-二甲基-3-丁基咪唑硫酸氢盐离子液体[mmBim][HSO4]均为在不同温度下测定了该离子液体的密度、表面张力、粘度和电导率等性质,并根据特定的经验方程,估算了该离子液体的热膨胀系数、标准熵和晶格能等性质参数,为该离子液体的预期应用提供了重要的数据参考.     

离子液体的物理化学性质研究

本文综述了离子液体的种类、熔点、黏度、蒸汽压、表面张力、酸碱性、导电性密度等物理化学性质,并对离子液体的应用前景作了展望：     

1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体离子对的结构

甲基咪唑类离子液体是一类综合性能优良的反应介质,人们已在其合成、表征和应用方面进行了较为深入的研究.但目前人们对于该类离子液体的结构知之甚少,开展相关的理论研究有助于深入认识离子液体的性质,提供官能化设计的理论依据.离子液体中,"离子对"的结构是理解离子液体结构的基础,是影响离子液体性能的重要因素[1].本文利用量子化学方法系统研究了1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子(Amim )和二氰胺根(DCA-)、氯(Cl-)离子形成离子对的几何结构和相互作用能,揭示了2种离子液体粘度差别的原因.     

离子液体[Pmmim][SCN]+乙腈二元混合体系的热力学性质及超额性质研究

文中合成并表征了一种新型离子液体1-丙基-2,3-二甲基咪唑硫氰酸盐([Pmmim][SCN]).并将该离子液体与有机溶剂乙腈(ACN)混合,制备成全浓度二元混合体系.对288.15 K,298.15 K,308.15 K,318.15 K温度下这种新型离子液体及其混合体系的密度、电导率和粘度进行了测定.根据Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程和Arrhenius方程对二元混合体系的粘度、电导率进行拟合,并对体系粘度、电导率随温度的变化情况进行了描述.此外还根据经验和半经验公式估算了离子液体的热膨胀系数、分子体积、标准熵和晶格能.最后计算了该混合体系的超额摩尔体积和粘度偏差,结果表明全浓度体系范围内的超额摩尔体积和粘度偏差均呈现负值,说明了离子液体与溶剂分子之间存在氢键作用.     

氯化1，3-二丙烯基-2-乙基咪唑离子液体的制备及黏度与电导率的测定

以2-乙基咪唑为原料合成了一种新型结构的室温水溶性离子液体（氯化1,3-二丙烯基-2-乙基咪唑）,并通过核磁共振波谱法及红外吸收光谱法对其结构进行表征,对该离子液体在25℃～55℃的黏度与电导率随温度及溶剂摩尔分数的变化进行了研究．结果表明,在一定条件下黏度随温度的升高及溶剂量的增加而减小;电导率随温度及溶剂摩尔分数的增大而增大．氯化1,3-二丙烯基-2-乙基咪唑离子液体的黏度与温度的拟合关系为η=7.61777-0.20409 t＋0.0017 t2．