功能化离子液体液化木粉及其酚醛复合材料

合成了氯代1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体[He MIM]Cl、溴代1-乙胺基-3-甲基咪唑离子液体[Ae MIM]Br和氯代1-羧乙基-3-甲基咪唑离子液体[Ce MIM]Cl 3种功能化咪唑离子液体,并分别进行了红外与氢核磁结构表征.然后用3种离子液体液化木粉,液化3 h后向体系直接加入苯酚、甲醛和氢氧化钠,制备酚醛复合材料,并采用FTIR、XRD、DSC和SEM对酚醛复合材料进行结构、性能与形貌测试,研究离子液体种类对木粉液化率及酚醛树脂性能的影响.结果表明,离子液体及其液化木粉产物制备的酚醛复合材料性能得到明显改善.[Ce MIM]Cl液化效果最好,90℃液化率高达24.6%,当[Ce MIM]Cl与木粉质量比为10∶1时,制备的酚醛复合材料的游离醛释放量由原来的3.64%降低到0.92%.离子液体[Ae MIM]Br能将酚醛复合材料的冲击强度由原来的0.93 k J/m2提高到6.96 k J/m2,而[Ae MIM]Br及其液化的木粉产物制备的酚醛复合材料拉伸强度从原来的3.28 MPa提高到9.70 MPa.     

微波辅助溴化1-辛基-3-甲基咪唑盐提取黄芩苷机制初步探讨

在微波辅助法作用下,研究了[C8mim]Br水溶液作为提取溶剂从黄芩药材中提取黄芩苷的效果,并与药典提取方法进行了比较;进一步从溶解度、细胞破壁以及离子液体对植物酶活性抑制作用等方面,初步探讨了[C8mim]Br溶液提取黄芩苷的机制。研究结果表明:[C8mim]Br溶液作为提取溶剂可以有效提取黄芩药材中的黄芩苷,与药典提取方法比较提取时间由3 h缩短到5 min,提取率提高了0.79%;与70%乙醇和水相比,[C8mim]Br溶液对黄芩苷具有更好的溶解度;样品经不同溶剂提取后的扫描电镜图显示,[C8mim]Br溶液具有破碎细胞的作用;此外,[C8mim]Br溶液对黄芩药材中存在的黄芩苷水解酶的活性具有抑制作用。     

离子水化过程的核磁共振研究——二-(2-乙基己基)膦酸-长链醇-煤油-水体系

本文利用无水皂化萃取剂加水生成微乳状液研究离子水化的新方法,研究了酸性膦酸酯D₂EHPA(碱金属盐)-ROH-煤油-水体系中,通过对水质子化学位移变化的规律来研究碱金属的水合作用,所得结果与环烷酸体系相似。当[M⁺]/[H₂O]从100/1向1/100变化时,可以看到配位水的化学位移比缔合水(即正常液体水)向低场移动近2ppm,这比通常在浓盐水溶液中观察到的差值提高了一个数量级。当[M⁺]/[H₂O]大于100/1时,配位水的化学位移随阳离子不同而趋于不同的极限值,其顺序为NH₄⁺(6.76)>Li⁺(6.60)>Na⁺(5.96)>K⁺(5.40)。 从不同体系NMR图峰形和半高宽度Δv_1/2的变化,可以观察到阴离子的结构和组成对离子的水化作用有较大的影响。有关阴离子水合情况的研究工作正在进行中。     

酸性咪唑离子液体催化纤维素降解的分子机制

本文基于酶催化的纤维素降解机理,提出了酸性咪唑离子液体催化纤维素糖苷键水解的理论模型,计算了[C_4SO_3Hmim]HSO_4、[C_4SO_3Hmim]H_2PO_4、[C_4SO_3Hmim]Cl、[C_4SO_3-Hmim]Br和[C_4COOHmim]Cl 5种咪唑离子液体催化糖苷键水解的分子机理和反应的热力学、动力学性质,分析了不同酸性基团和阴离子种类对反应的影响.研究结果为筛选有效降解纤维素的功能性离子液体提供了一定的理论指导.     

聚丙烯腈的研究——丙烯腈在浓无机盐溶液中的氧化还原引发聚合

丙烯腈在浓硫氰化钠溶液中成功地应用氧化还原引发聚合。所用引发体系为TBH-TEA,TBH-DEA,TBH-MEA,TBH-DMA四类。当TBH与TEA二者克分子比为1∶1左右时,1小时内转化率可达90％以上,分子量为8.5万左右,不同体系的聚合速度与转化率的次序为TBH-TEA>TBH-DEA>TBH-MEA,而它们分别所得聚合物的分子量次序则恰恰相反。 当[TBH]/[TEA]的克分子比增加时则聚合速度增加,最高转化率也增加。以TBH-DMA为引发体系时,转化率最高在60％左右,当增加[DMA]/[TBH]的克分子比时,聚合速度增加但最高转化率反而下降,这与BPO与DMA体系的情况相同。 初步提出了TBH-醇胺引发体系的反应机理。     

35Cl NMR研究溶液中离子对和离子缔合

测量了Sr和Ba高氯酸盐在乙腈和乙醇中0.5 mol·L~(-1)溶液的~(35)Cl NMR峰宽Δv和粘度η。按核四极矩弛豫机理, 结合文献中Mg~[1]和Ca~[2]盐的数据, 一种溶剂中各盐的Δv/η之比当反映~(35)Cl核处的电场梯度平方之比。按接触型离子对假设, ~(35)Cl处电场梯度平方之比应等于(r_++r_-)~(-6)。测得各盐的Δv/η之比与计算的(r_++r_-)~(-6)吻合, 论证了在乙腈与乙醇中为接触型离子对。同时文中报告了Δv/η和盐的摩尔电导随水或DMF加入的变化。     

^35Cl的核磁共振法研究高氯酸钙的离子缔合和离子溶剂化

本文研究了在10种溶剂中0.5mol/L的Ca(ClO4)2中^35Cl的峰宽和6种溶剂中^35Cl峰宽随盐浓度的变化，讨论了离子缔合与溶剂性质及离子性质的关系；以乙晴或乙醇作溶剂，在Ca(ClO4)2浓度固定时，观察^35Cl峰宽随第2溶剂组分B（此处B为H2O或DMF）的加入量（以[B]/[Ca^2 ]表示）的变化，讨论了变化规律、原因及钙离子被水或DMF的溶剂化数；还结合电导数据，讨论了Ca^2 离子与ClO4^-离子的相互作用和缔合形式。     

离子液体[C2mim][GaCl4]的溶解热研究

在干燥氩气氛下, 用等摩尔的高纯无水GaCl3和[C2mim][Cl](氯化1-甲基-3-乙基咪唑)直接搅拌混合, 制备了淡黄色透明的的离子液体[C2mim][GaCl4] (1-ethyl-3-methylimidazolium chlorogallate) . 在298.15 K下, 利用具有恒温环境的溶解反应热量计, 测定了这种离子液体的不同浓度摩尔溶解焓 . 针对[C2mim][GaCl4]溶解于水后即分解的特点, 在Pitzer电解质溶液理论基础上, 提出了确定这种离子液体标准摩尔溶解焓的新方法, 得到了[C2mim][GaCl4]在水中的标准摩尔溶解焓, ＝－132 kJ•mol－1, 以及Pitzer焓参数组合: ＝－0.1373076和 ＝0.3484209. 借助热力学循环和Glasser离子液体晶格能理论, 用Ga3＋, Cl－和[C2mim]—的离子水化焓数据以及本文得到的[C2mim][GaCl4]标准摩尔溶解焓, 估算了配离子4Cl－(g)解离成Ga3＋(g)和4Cl－(g)的解离焓ΔHdis([GaCl4]-)≈5855 kJ•mol－1. 这个结果揭示了离子液体[C2mim][GaCl4]的标准摩尔溶解焓绝对值并不很大的原因, 即是很大的离子水化焓被很大的[GaCl4]－(g)的解离焓相互抵消了.     

丙烯酸硅烷树脂的ATRP法制备及性能研究

本文利用原子转移自由基聚合方法,以2-溴代异丁酰溴为引发剂,溴化亚铜与联二吡啶为催化体系,以丙烯酸三异丙基硅烷酯、甲基丙烯酸甲酯、2-甲氧基乙基丙烯酸酯为单体进行了共聚反应,得到了分子量分布在1.5左右的丙烯酸硅烷无规共聚树脂。研究结果表明,当反应温度为85~90℃时,[Cu Br]/[bpy]/[Bi BB]/[Monomer]比例为1∶2∶1∶700时,丙烯酸硅烷树脂聚合的反应可控性较好;由于丙烯酸硅烷树脂的水解作用,硅藻小新月菱形藻在涂膜表面整体粘附较少。     

离子液体在多水相液液平衡体系中的作用

通过用短链离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑溴盐[C2mim]Br、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐[C4mim]Br)部分或全部取代SDS/DTAB/PEG/NaBr/H2O多水相体系中的无机盐NaBr,用长链离子液体十二烷基-3-甲基咪唑溴盐[C12mim]Br部分取代体系中阳离子表面活性剂DTAB,系统研究了离子液体在分相体系中的作用及其对分相体系性质的影响.研究表明,SDS/DTAB/PEG/NaBr/H2O混合体系形成的四水相体系可以看作"聚合物双水相"与"表面活性剂双水相"共存的结果.短链离子液体([C2mim]Br、[C4mim]Br)较强的亲水性能赋予其较强的盐析能力,在混合体系中表现出明显的盐效应,保证了四水相体系中"聚合物双水相"的存在.短链离子液体与聚合物之间的相互作用及其对表面活性剂之间相互作用的影响均不可忽略.对混合体系的相行为,共存多相的性质有重要的影响.而长链离子液体[C12mim]Br主要通过自身的疏水作用影响"表面活性剂双水相"的性质,充当表面活性剂的角色.然而,[C12mim]Br与DTAB分子结构上的差异,导致表面活性剂分子在"表面活性剂双水相"的两相重新分配,影响了对应两相的体积及萃取能力.可见,通过调节离子液体的烷基链长、混合体系中的含量等可获得具有特定性质的多水相体系.     

[Pd(en)_2Pd(en)_2X_2]_n~(4 )(X=Cl,Br,Ⅰ)链的畸变研究

对一维卤桥过渡金属化合物[Pd（en）2Pd（en）2X2]n4 （X＝Cl,Br,I）应用量子化学从头算及EHT能带计算进行了研究,发现Peierls畸变的产生及程度取决于填充轨道能量的降低与核间及电子间相互作用,合理解释了[Pd（en）2Pd（en）2X2]n4 （M=Pt,Pd,Ni;X＝Cl,Br,I）化合物畸变及混合价的递变规律．分析了Peierls畸变的产生对能隙及混合价的影响,得出了[Pd（en）2Pd（en）2X2]n4 （X＝Cl,Br,I）体系Pd的电荷差δe与偏移长度d存在线性关系的规律．     

Bronsted酸性离子液体催化酯化反应研究

合成了以2-吡咯烷酮和N-甲基咪唑为阳离子([Hnhp] [Hmim] ),HSO4-,H2PO4-和BF4-为阴离子的一系列Br(o)Pnsted酸性离子液体.考察了这些离子液体的热稳定性和酸性.以乙酸和异戊醇酯化合成乙酸异戊酯的反应考察了不同离子液体分别在不分水与分水条件下的催化效果,结果表明.不分水时,当醇/酸/[Hnhp]HSO4物质的量比为1.2∶1∶0.2,100℃下回流反应2 h,酯收率可达93.6%,反应结束后[Hnhp]HSO4体系可以顺利分相,[Hnhp]BF4则不能;分水时,[Hnhp]BF4可与酯自动分相,当醇/酸/[Hnhp]BF4物质的量比为1.2∶1∶0.01,120℃下回流反应1.5 h时,酯收率可达96.8%,比相同条件下[Hnhp]HSO4的略高.这两种体系中的离子液体均具有良好的重复使用性能.实验中还探讨了不同离子液体的酸性和催化酯化反应后与酯产物的分相效果对其催化活性的影响,结果表明,离子液体的酸性和与酯的不可混溶性对其在不同体系中酯化反应的催化活性有不同程度的影响.此外,在上述不分水酯化条件(醇∶酸∶催化剂物质的量比均为1.2∶1∶0.2,100℃油浴)下回流浸渍6 h比较离子液体[Hnhp]HSO4/BF4,[Hmim]HSO4/BF4和硫酸对奥氏体316不锈钢的腐蚀性,测得离子液体腐蚀率比硫酸低;除了[Hnhp]BF4,离子液体[Hnhp]HSO4,[Hmim]HSO4和[Hmim]BF4的腐蚀性呈现随酸性递减而下降的趋势.所测离子液体中[Hnhp]BF4腐蚀性最高.[Hnhp]BF4和硫酸中试样的腐蚀率分别为20.1和41.8g/(m2·h).     

共溶剂存在下N-烯丙基吡啶氯盐离子液体对纤维素的溶解性能研究

采用一步法合成N-烯丙基吡啶氯盐离子液体([APy]Cl),考察其对纤维素的溶解性能.结果发现,在120℃下对棉浆粕(聚合度(DP)=556)的溶解度可高达19.71%,但再生后聚合度为223,热降解严重.通过添加不同种类共溶剂的方法克服此缺点.结果表明,有机溶液(DMSO,DMAc,DMF或吡啶)作为[APy]Cl的共溶剂时,[APy]Cl/DMAc复合溶剂对棉浆粕的溶解效果最佳,100℃下溶解度为15.03%,再生后聚合度为403.此外降低了溶剂成本.但70℃下,溶解度仅为1.36%,溶解能力较弱.继续探讨了[AMIM]Cl作为[APy]Cl的共溶剂时对纤维素的溶解性能,结果表明,70℃下,[APy]Cl/[AMIM]Cl复合溶剂对棉浆粕的溶解度为8.78%,再生后聚合度为516.可知添加上述2种共溶剂均使[APy]Cl在低于自身熔点下形成液体并能够溶解一定量纤维素,拓宽了溶解温度区间及应用平台.对FTIR,XRD和TGA谱图分析,结果表明上述为纤维素的直接溶剂,可将其晶型由Ⅰ型转变成Ⅱ型,再生后热稳定性稍有降低.通过照片和SEM表明再生膜无色透明,结构致密.     

用[BMIM][Cu2Cl3]离子液体萃取脱除汽油中的硫化物

以不同的IL（ionic liquid）/油质量比,采用[BMIM][Cu2Cl3]（[BMIM]=1-butyl-3-methylimidazolium）对模型汽油和商品汽油进行单步和多步萃取脱硫实验;并合成几种具有不同阴离子和阳离子结构的离子液体,评价和比较了离子液体对商品汽油的萃取脱硫性能的影响。实验结果表明,具有较好的水稳定性和常温流动性的[BMIM] [Cu2Cl3]离子液体硫容较高,在IL/油质量比为1∶3时,经多步萃取后,油品中的硫质量分数降至20×10-6～30×10-6,累计脱硫率超过95%。汽油中其他组分对脱硫效果影响很小。[BMIM][Cu2Cl3]与汽油形成稳定的两相系统,分离方便。离子液体脱硫能力可以通过四氯化碳反萃取完全恢复。     

气相离子对SN2反应LiY+CH3Cl→CH3Y+LiCl(Y=F～I) 的密度泛函理论研究

在双分子亲核取代反应中,常见的亲核试剂是各种阴离子或中性分子.当亲核试剂是中性的离子化合物时,就有可能发生离子对SN2反应.尽管关于这种离子对SN2反应已有一些实验结果[1,2],但相应的理论研究报道仅限于少量的对称取代反应[3].本文采用密度泛函理论,在B3LYP/6-311+G(d,p)水平上对离子对SN2反应LiY+CH3Cl→CH3Y+LiCl(Y=F,Cl,Br,I)进行了计算研究,并与相应的阴离子SN2反应Y-+CH3Cl→CH3Y+Cl-(Y=F,Cl,Br,I)进行了比较,得到了一些有价值的结论,这些结论能帮助我们更深入地了解离子对SN2反应所遵循的规律.     

离子液体[Bmim]Cl在H2SO4中对Q235钢的缓蚀实验和理论分析

探究1-丁基-3-甲基-咪唑氯盐([Bmim]Cl)在H_2SO_4介质中对Q235钢的缓蚀性能,解决酸性环境在金属表面造成的腐蚀危害。采用静态缓蚀失重法、电化学法分析了不同浓度[Bmim]Cl对Q235钢的缓蚀性能。Q235钢表面形貌特征以及吸附行为分别采用了扫描电子显微镜(SEM)及吸附等温模型进行了分析。采用理论模拟计算分析了缓蚀剂分子在碳钢表面的缓蚀机理。结果表明,[Bmim]Cl为阴极主导的混合型缓蚀剂,随[Bmim]Cl浓度的增加,缓蚀效果越好,当[Bmim]Cl浓度为0.6 mol·L~(-1)时,缓蚀效率可达91%以上,等温吸附模型证明缓蚀剂分子可自发吸附在金属表面,符合Langmuir等温线。[Bmim]Cl通过化学键与Q235钢表面结合形成了以咪唑杂环为吸附中心、稳定化学吸附的单分子吸附层,且[Bmim]~+平行吸附于表面达到防腐蚀效果。[Bmim]Cl是一种性能优异的防腐蚀剂,能有效预防Q235钢在H_2SO_4介质中的腐蚀。     

纤维素在离子液体[AMMor]Cl/[AMIM]Cl混合溶剂中的溶解性能

研究了纤维素在混配离子液体N-甲基-N-烯丙基吗啉氯盐[AMMor]Cl/3-甲基-1-烯丙基咪唑氯盐[AMIM]Cl中的溶解性能, 结果表明, [AMMor]Cl/[AMIM]Cl混配溶剂能有效溶解天然纤维素, 且在相同条件下, 溶解能力要优于离子液体[AMIM]Cl; 随着溶解温度的升高, 溶解时间大大缩短. 利用FTIR, XRD和TGA方法分析了再生纤维素的化学结构和热稳定性, 结果表明, 未经活化的纤维素可直接溶于[AMMor]Cl/[AMIM]Cl而不发生其它衍生化反应, 且天然纤维素在该溶剂体系中纤维素聚合度下降较小.     

含Fe3S3簇核的两个异构体化合物的合成和结构研究

用氯化亚铁、苯硫酚钠及溴化四乙基铵在乙腈溶液中, 经一步反应, 得到两个同分异构的化合物α-[Et4N]3[Fe3(PhS)3Cl3Br3]1和β-[Et4N]3[Fe3(PhS)3Cl3Br3]2. X射线晶体结构测定表明, 1和2的阴离子骨架为3Fe、3S交叉排列的六元环, 前者为扭船型,后者为椅型. 1属单斜晶系, 空间群C2/c, 晶胞参数: a=24.569(4), b=13.504(2),c=18.348(3)埃, β=110.78(1)°. Z=4, R=0.070. 2属三方晶系, 空间群P3cl, 晶胞参数: a=b=13.720(3), c=35.748(5)埃, Z=4, R=0.059. 讨论了反应和结构特点.     

配合物二乙基锡N-[(2-氧苯基)亚甲基]甘氨酸酯的合成、结构表征和生物活性

合成了5个新的二乙基锡N-[(2-氧苯基)亚甲基]甘氨酸酯(CH3CH2)2Sn(2-O-3-X-5-YC6H2CH=NCH2COO)(X,Y=H,H,1;H,Cl,2;H,Br,3;Cl,Cl,4;Br,Br,5),利用元素分析、IR、1H和129Sn NMR表征了其结构.通过X-射线单晶衍射测定了1和4的晶体结构.化合物1的晶体属单斜晶系,P21空间群;化合物4的晶体属三斜晶系,P1空间群.2个化合物均为由羧基桥联形成的[Sn3O6C3]十二元大环三聚体结构,锡原子的配位构型为六配位[SnC2NO3]畸变八面体.生物活性测试结果表明,化合物5对3种人癌细胞HeLa、CoLo205和MCF-7及大肠杆菌均有抑制活性.     

PEO基聚合物电解质及其锂硫电池性能研究

锂硫电池由于具有高的理论比能量引起了广泛关注,然而传统液态锂硫电池由于多硫化物的“穿梭效应”以及安全问题而限制了其应用,全固态锂硫电池可显著提高电池安全性能并有望解决多硫化物的穿梭问题. 本文采用传统的溶液浇铸法制备了具有不同的[EO]/[Li⁺]的PEO-LiTFSI聚合物电解质,并将其应用于锂硫电池. 研究发现,虽然[EO]/[Li⁺] = 8的聚合物电解质具有更高的离子电导率,但是[EO]/[Li⁺] = 20的电解质与金属锂负极间的界面阻抗更低,界面稳定性更好. Li|PEO-LiTFSI([EO]/[Li⁺]=20)|Li对称电池在60 °C,电流密度为0.1 mA·cm^-2时可稳定循环超过300 h,而Li|PEO-LiTFSI ([EO]/[Li⁺]=8)|Li对称电池循环75 h就出现了短路现象. 基于PEO-LiTFSI([EO]/[Li⁺]=20)电解质的锂硫电池首圈放电比容量为934 mAh·g^-1,循环16圈后放电比容量为917 mAh·g^-1以上. 而基于PEO-LiTFSI ([EO]/[Li⁺]=8)电解质的锂硫电池,由于与锂负极较低的界面稳定性不能够正常循环,首圈就出现了严重过充现象.