疏水型離子液體的性質研究.pdf

1、離子液體（英文為Ionic Liquid，簡寫為IL）是熔點能夠低至室溫或在室溫以下，以液態(tài)形式存在的由陰、陽離子所組成的熔融鹽。與傳統(tǒng)的有機溶劑相比，離子液體表現出了一系列突出的優(yōu)點:幾乎可以忽略的蒸汽壓、不易燃燒、寬電化學窗口、高電導率、可調酸堿性、對有機物、無機物、高聚物等具有良好溶解性及可重復利用等。此外，可采用變換陰、陽離子的組合或引入特定官能團的方式，調節(jié)離子液體的物理性質或化學性質，因此，離子液體是具有可設計性的溶劑”。作

2、為新興的可設計的綠色溶劑，離子液體已經開始應用在有機合成、萃取分離、催化反應、電化學等研究領域。然而，離子液體基本物理化學性質數據十分匱乏，而這些性質數據對新型離子液體的設計、合成、開發(fā)及其在各個領域中的應用研究是至關重要的。因此離子液體的性質研究與理論，越來越受到各國科學家的重視。為此，本文以對水、空氣都穩(wěn)定的疏水型離子液體為主要研究對象開展研究。測量了離子液體的密度、粘度、電導率及摩爾熱容等基礎物理化學性質，采用經驗、半經驗方程估算

3、了其它熱力學性質。完成的主要工作如下：
　　測試了不同溫度下咪唑功能化、吡啶、哌啶及己基三丁基膦為陽離子的四個系列十四個疏水型離子液體，包括1-乙腈基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酸亞胺（[MCNMIM][NTf2]）、1-乙醇基-3-甲基咪唑雙三氟甲基磺酸亞胺（[EOHMIM][NTf2]）、1-酰胺丁基-3-乙基咪唑雙三氟甲基磺酸亞胺（[CH2CONHBuEIM][NTf2]）、N-烷基-3-甲基吡啶雙三氟甲基磺酸亞胺{[Cn3M

4、py][NTf2](n=3，6)}、N-烷基-4-甲基吡啶雙三氟甲基磺酸亞胺{[Cn4Mpy][NTf2](n=2，4，6）}、N-烷基-N-甲基哌啶雙三氟甲基磺酸亞胺{[PI1n][NTf2](n=3，4，5，6）}、己基三丁基膦雙三氟甲基磺酸亞胺([P4446][NTf2])、己基三丁基膦四氟化硼([P4446][BF4])的基本物理化學性質。采用韋氏天平（或Anton Paar SVM3000型密度粘度計）測定了離子液體的密度，采

5、用烏氏粘度計（或Anton Paar SVM3000型密度粘度計）測量了離子液體的粘度。采用MP522電導率儀測量了離子液體電導率，并采用高精度絕熱量熱儀測量了一個系列三個疏水型離子液體N-烷基吡啶六氟化磷{[Cnpy][PF6](n=2，3，5)}的摩爾熱容。利用經驗、半經驗方程，估算了上述離子液體的分子體積、標準熵和晶格能。討論了溫度變化對離子液體密度、粘度、電導率等基礎物理化學性質的影響，發(fā)現離子液體的密度及粘度隨溫度的升高而呈現

6、下降趨勢，而其電導率呈相反趨勢，隨溫度的升高而增大。討論了分子結構對離子液體基礎物理化學性質的影響，發(fā)現吡啶、哌啶類離子液體中烷基鏈上亞甲基的增加及吡啶環(huán)上甲基的引入，導致離子液體的密度、粘度、電導率不同變化趨勢。其中離子液體的密度及電導率隨亞甲基的增加而降低，而離子液體的粘度呈相反趨勢，隨亞甲基的增加而升高。在吡啶環(huán)上不同位置引入甲基后，引起離子液體的密度、粘度、電導率變化趨勢不同。發(fā)現引入甲基后，離子液體的密度均減小，但4位引入甲基

7、后離子液體的密度降低程度高于3位甲基取代的離子液體。在4位引入甲基后離子液體粘度減小，而3位引入甲基后，離子液體粘度增大。電導率的變化趨勢與粘度變化趨勢相反，在4位引入甲基后離子液體電導率增大，而3位引入甲基后，離子液體電導率減小。通過測量的離子液體密度、電導率值計算了離子液體的摩爾電導率。利用Vogel-Fulcher-Tamman(VFT)方程擬合了離子液體粘度及電導率與溫度的關系，發(fā)現本文討論的疏水性離子液體服從VFT方程，不服從

8、阿累尼烏斯方程。利用將在VFT方程中引入活化能，計算了離子液體的電導活化能及流動活化能。利用Walden規(guī)則，建立了離子液體密度、粘度、電導率三者之間的聯系，討論了分子結構對離子液體離子化程度的影響。通過測量的不同溫度下摩爾熱容值，發(fā)現N-烷基吡啶六氟化磷{[Cnpy][PF6](n=2，3，5）}離子液體的摩爾熱容值隨溫度的升高而增大。討論了亞甲基在離子液體中的引入對其熔點、摩爾熱容等性質的影響，發(fā)現該類離子液體的熔點隨亞甲基數量的增