离子液体二元体系的研究进展

离子液体以其优异的性质被公认为理想的绿色溶剂。本文综述了离子液体与各类溶剂形成的二元体系相平衡数据以及理化性质的测定,详细介绍了离子液体与各类溶剂之间的相互作用,为后续的研究以及开发新型的功能离子液体提供一些参考,并对离子液体的研究前景进行的展望。     

离子液体[C_3CNmim][BF_4]与AN二元体系的热力学性质、超额性质及氢键作用

制备了一种新型的1-氰丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([C_3CNmim][BF_4])与乙腈(AN)的全浓度二元混合体系.在大气压力下,分别在288.15 K,298.15 K,308.15 K和318.15 K温度条件下测定了全浓度二元混合体系的密度、粘度、电导率等热力学性质,并根据密度值及经验方程计算了二元混合体系的超额摩尔体积,讨论了体系的超额摩尔体积与组分、温度之间的变化关系.另外,还根据Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程对二元混合体系的动态粘度、电导率进行拟合,并对体系的动态粘度、电导率的对温度的依赖性进行了描述,计算出了VFT可调经验参数.最后,通过密度泛函理论计算了离子液体与溶剂分子间的作用能,并且讨论了二元体系内部氢键的相互作用.     

[C_4mim][BF_4]水溶液相分离的分子机制

<正>作为一类新的功能材料和可设计的绿色溶剂,离子液体已在有机合成、生物催化、材料制备、萃取分离、电化学研究、生物质预处理等领域展现了广阔的应用前景[1].1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体[C4mim][BF4]+水混合物是一个具有上临界溶解温度(4℃)的部分互溶体系.但是,什么样的相互作用和微观结构因素导致了该体系的相分离?这个问题对于认识离子液体水溶液的微观结构、温度对微观结构的影响规律以及绿色分离体系的设计等均具有重要的意义.本文利用1H NMR、     

磁性离子液体微乳液的相平衡性质

<正>微乳液是由极性溶剂、非极性溶剂和表面活性剂形成的均一透明的热力学稳定体系,其在化学反应、材料制备、分离科学等领域具有广泛应用[1].基于离子液体的微乳液体系兼备了离子液体和微乳液的优点[2],尤其是离子液体的"可设计性"使得离子液体微乳液的性质也可以进行调控,比如通过设计合成具有特殊功能基团的离子液体,利用热、光、pH值以及磁性的变化来调节其某些性质的变化,使这些离子液体相关体系具有某种特殊的用途.磁性离子液体(Magnetic Ionic Liquids,MIL)就     

酯与离子液体[bmim]BF_4二元双水相体系金属镉(Ⅱ)的萃取分离及测定

Cd(Ⅱ)与碘化钾形成离子化合物CdI_42-,与罗丹明B结合形成离子缔合物(RhB)2(CdI_4),此缔合物在一定条件下,可采用酯与离子液体[bmim]BF4二元双水相体系从目标混合物中实现高效萃取分离,方法用于测定天然水中重金属Cd(Ⅱ)的含量,检测限3.16×10-7mol/L.研究了试剂用量对三元缔合物形成的影响以及温度和酸度对离子液体-双水相萃取体系的影响,得到了Cd(Ⅱ)、KI、RhB三元缔合物(RhB)2(CdI_4)的最佳生成条件以及二元双水相体系的最佳萃取条件.     

酸性离子液体[BPy]HSO4和[BMMIm]HSO4催化合成查尔酮反应机理探讨

离子液体作为绿色的溶剂和催化剂具有很多独特的性质,特别是离子液体的可设计性,使其具有酸性可调的特点.分别以酸性离子液体[BPy] HSO4和[BMMIm] HSO4为催化剂,在无溶剂条件下考察了两种离子液体对Claisen-Schmidt缩合的不同催化效果,探讨了两种离子液体在查尔酮合成中可能的催化机理.     

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.     

EMIM DEP +水/乙醇工质对蒸气压测定与关联

离子液体型工质溶液是吸收式热泵新的工质体系.合成了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐[EMIM][DEP],测定了离子液体[EMIM][DEP]+H2O、[EMIM][DEP]+C2H5OH两个二元体系在不同浓度、不同温度下的蒸气压数据.实验结果表明,两个体系气液相平衡特性表现为对Raoult定律的负偏差.用NRTL方程对实验数据进行了关联,拟合得到了其模型参数,通过比较发现两个体系的实验数据与模型计算值的平均相对偏差分别是2.72%和2.36%.     

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.     

4-二甲氨基吡啶类离子液体的合成、表征及性质研究

以4-二甲氨基吡啶为原料,经烷基化后得到2种吡啶盐中间体,通过阴离子交换法制备了6种吡啶类离子化合物,其中5种为离子液体,用1H NMR、IR、TG、DSC进行分析和表征,同时考察了6种物质的吸水性和溶解性.结果表明,离子液体的热分解温度均在300℃以上,置于空气中会微量吸水,极易溶于极性溶剂,不溶或微溶于极性小的溶剂.     

硫酸氢根吡啶催化制备乙酸正丁酯的酯化反应精馏过程模拟

采用离子液体硫酸氢根吡啶（[Hpy][HSO4]）作为催化剂,对乙酸和正丁醇在反应精馏塔中进行酯化反应生成乙酸正丁酯的过程进行模拟研究。在缺乏实验数据的情况下,使用真实溶剂似导体屏蔽模型(COSMO-RS)方法预测了离子液体与其他物质的汽液相平衡,得到了离子液体与反应体系的二元交互参数。基于共沸精馏概念设计了带有分相器的反应精馏塔,实现了离子液体的循环利用。分析了反应精馏塔总塔板数、进料模式、进料塔板位置、再沸器热值和塔板持液量对于产品质量和乙酸转化率的影响,结果表明,当反应精馏塔塔板总数为28,反应物从第4块塔板同时进料,离子液体从第2块塔板进料,且塔板持液量为0.05m3时,乙酸正丁酯纯度和乙酸转化率均可达99.9%。     

室温离子液体[Emim]BF4及其水溶液体系的比热容测定

在温度为298.15～343.15K,质量分数为25%～100%的条件下,采用Calvet微量量热仪测 定了室温离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑([Emim]BF₄)及其水溶液体系的比热容。建立了该体系的比热容与温度和浓度的经验关联式,并比较了该体系的差示扫描量热计(DSC)所测得的实验数据和现象。研究认为Calvet微量量热法更适于测量含挥发性溶剂的体系。     

离子液体[bmim]BF_4作溶剂合成金属酞菁

用邻苯二腈和FeCl3、ZnCl2·6H2O为原料,以离子液体[bmim]BF4为溶剂合成铁酞菁PcFe和锌酞菁PcZn;用红外及紫外光谱对其进行表征;相比液相法合成酞菁,可避免溶剂有毒、易挥发等缺点,离子液体可重复利用且活性不降低.     

基于CH_4/m-C_9H_(12)二元体系汽液相平衡实验的CH_4/C_2H_4/m-C_9H_(12)三元体系的模拟研究

测定了压力0.5~3.0 MPa、温度233.15~293.15 K条件下CH4/m-C9H12(即均三甲苯)体系的二元汽液相平衡数据,用PR方程对CH4/m-C9H12体系的汽液相平衡数据进行关联,得到了二元交互作用参数。实验数据的偏差分析证明PR方程适合描述该体系。基于以上结果,并结合文献数据,计算了CH4/C2H4/m-C9H12三元体系的相平衡数据,并绘制了该三元体系的相图。结果表明,CH4和m-C9H12的相容性与C2H4和m-C9H12相比差异较大,m-C9H12是一种适合吸收C2H4的溶剂。     

氨基化离子液体[NH2-Pmim][BF4]与乙腈二元体系的热力学性质研究

制备了一种新型氨基化离子液体1-氨丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([NH_2-Pmim][BF_4])与乙腈(ACN)的全浓度二元混合体系,在大气压力下,对288.15 K～333.15 K下全浓度二元混合体系的密度、电导率等热力学性质完成了测定,采用Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程描述了二元混合体系电导率与温度的变化关系.根据经验方程计算了此体系的超额摩尔体积V~E,讨论了体系的超额摩尔体积与组分、温度之间的变化关系,由V~E的变化趋势讨论了体系内部分子的体积堆叠情况.     

离子液体的相平衡

近年来,离子液体是全新的绿色溶剂体系被称为"未来的绿色设计者溶剂"。离子液体以其独特的物理化学性质和在众多领域的巨大应用潜力而引起广泛的关注。离子液体在分离过程中的实际应用还存在一些需要解决的问题,如相平衡等热力学数据缺乏。叙述了近年来离子液体的相平衡,总结了这些混合物相行为的基本热力学规律以及对萃取分离过程的指导作用。结合研究工作,概述了相平衡与离子液体的关系,意在为离子液体的应用提供信息和数据。同时,对离子液体的发展进行了展望。     

烷基咪唑氟硼酸盐离子液体的合成与溶剂性质研究

研究了反应温度、时间和溶剂等对烷基咪唑氟硼酸盐室温离子液体[R1R2Im]BF4产率的影响，考察了该离子液体溶剂的性质。结果表明，[R1R2Im]BF4与油品中的脂肪族烃类组分不能互溶，但对部分含硫含氮组分均有一定的溶解度，同时还能溶解具有Lewis酸性的AICl3和杂多酸络合物以及具有加氢活性的无机盐，这为开发Lewis酸催化或加氢催化等离子液体-油品液／液双相催化体系奠定了基础。运用量子化学计算方法，考察了[R1R2Im]BF4的电导率与离子液体的分子结构的内在联系。结果表明，当阴离子相同时，N-烷基咪唑阳离子的体积越大，对应的离子液体的电导率越小。     

离子液体[Emim][Ac]与MDEA二元体系的热力学性质及在二氧化碳吸附中的应用

制备了一种新型的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体([Emim][Ac])与N-甲基二乙醇胺(MDEA)的二元混合体系,在不同的温度下,测定了该混合体系在全浓度范围内的密度、粘度等热力学性质.并根据Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程对其粘度性质进行了描述,还通过密度及经验方程对超额摩尔体积进行了估算.将二元体系在常温常压下进行了CO_2气体的吸附实验,研究了二元体系的组分及CO_2吸收时间对吸收性能的影响.最后通过密度泛函理论研究了二元体系内部的相互作用及二元体系与CO_2的相互作用.实验表明,离子液体混合体系对CO_2具有很强的吸附能力,极具应用潜力.     

[BF4]、[PF6]离子液体及其与DMF二元体系在293.15～353.15K下的密度和体积性质

为获得离子液体与有机物物理性质的数据,常压下,293.15～353.15K温度范围内,分别测定了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][BF4])、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])2种咪唑类离子液体以及它们和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)构成的2个二元体系的密度。利用实验数据计算了溶液的超额摩尔体积(VE),结果均为负值,表明离子液体与DMF之间存在离子-偶极作用和填隙效应。分别用一次线性方程和二次多项式方程关联出密度随温度和DMF浓度的变化关系,结果比较满意。     

烷基咪唑氟硼酸盐离子液体的合成与溶剂性质研究

研究了反应温度、时间和溶剂等对烷基咪唑氟硼酸盐室温离子液体[R1R2Im]BF4产率的影响,考察了该离子液体溶剂的性质。结果表明,[R1R2Im]BF4与油品中的脂肪族烃类组分不能互溶,但对部分含硫含氮组分均有一定的溶解度,同时还能溶解具有Lewis酸性的AlCl3和杂多酸络合物以及具有加氢活性的无机盐,这为开发Lewis酸催化或加氢催化等离子液体油品液/液双相催化体系奠定了基础。运用量子化学计算方法,考察了[R1R2Im]BF4的电导率与离子液体的分子结构的内在联系。结果表明,当阴离子相同时,N 烷基咪唑阳离子的体积越大,对应的离子液体的电导率越小。