离子液体[bmim][PF6]与[moemim][PF6]结构微不均匀性以及微粘度的光谱探测

室温离子液体由于其极低的蒸汽压、比较好的热稳定性和化学稳定性、良好的分子结构与性能的可设计性等优点,作为一种新型的环境友好溶剂在很多领域有着广泛的应用.对于离子液体的微观结构和微观性能的研究是设计新型离子液体以及扩展离子液体应用的关键.本文通过荧光探针分子香豆素153(C153)的转动动力学和对微观环境敏感的荧光探针分子1, 3-二(1-芘基)丙烷(BPP)的稳态荧光光谱,探测和表征了烷基取代的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF₆])和与其具有相似结构的醚键官能化的离子液体1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([moemim][PF₆])的微观结构和微粘度. C153探针分子在离子液体[bmim][PF₆]中的转动过程具有快、慢两个组分表明离子液体[bmim][PF₆]内部存在松散和紧密的两种结构微区;而C153探针分子在离子液体[moemim][PF₆]中的转动动力学只存在一种过程,说明醚键的引入使得[moemim][PF₆]内部趋于一种类型的微环境.通过C153探针分子的转动时间研究发现,醚键官能化的离子液体[moemim][PF₆]的微粘度小于烷基链取代的离子液体[bmim][PF₆],同时通过BPP探针分子的二聚体激基复合物(excimer)与单体(monomer)荧光发射强度的比值(I_E/I_M)研究也证明这一结果.醚键的引入使得离子液体[moemim][PF₆]相对于离子液体[bmim][PF₆],侧链的极性更大、柔顺性更好,同时醚键有可能作为氢键的受体与阳离子形成氢键从而削弱离子液体中阴、阳离子间的相互作用,使得离子液体[moemim][PF₆]的微观环境比离子液体[bmim][PF₆]更为均一,同时具有更小的微粘度.     

利用红外光谱和拉曼光谱研究离子液体结构与相互作用的进展

热力学实验、理论计算以及计算机模拟是离子液体微观结构与相互作用研究中常用的三种手段,但是目前采用这些手段对离子液体结构的认识尚处于初步探索阶段,还没有完全找到离子液体性质随结构变化的规律,尚未完全能够对离子液体进行"设计",这也使得对离子液体的进一步开发和应用受到极大的限制.近年来,谱学方法成为研究溶液结构的重要手段.其中,红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)等谱学手段在离子液体的结构与相互作用研究中发挥着越来越重要的作用.本文着重概述了红外光谱和拉曼光谱在纯离子液体及离子液体混合溶液结构与相互作用方面的研究进展、挑战以及发展方向.     

[C4mim][PF6]和[C4mim][NTf2]离子液体辐射诱导的相行为及荧光行为变化

离子液体因其低挥发性, 高热稳定性及优良的萃取性能被认为是萃取分离放射性核素的新一代绿色溶剂, 而研究离子液体本身的辐射效应是其实际应用的重要前提. 本文以60Co为辐射源, 系统研究了γ辐照对两种常见的憎水性咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim][PF6])和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰胺酸盐([C4mim][NTf2])的相行为及荧光行为的影响. 在相行为方面, γ辐照使离子液体的结晶驰豫时间增加, 导致其低温结晶延迟. 在荧光行为方面, γ辐照后离子液体的荧光光谱保持原有的“红边效应(red edge effect)”, 但随吸收剂量增加, 光谱整体发生红移(最大移动幅度达150 nm). 并且这种“红边效应”在辐照后离子液体的乙腈稀释剂中仍然存在, 且随稀释倍数增加光谱整体发生蓝移. [C4mim][PF6]和[C4mim][NTf2]离子液体辐照后的这种相行为及荧光行为的变化可归因于辐照对其阴阳离子空间相关性(缔合行为)的影响.     

室温离子液体[bmim][BF_4]和水混合物的计算机模拟研究

针对室温离子液体[bmim][BF4]和水的混合物,用分子动力学模拟研究了溶液的微观组成与浓度的关系.模拟结果表明:该混合物中各组分间的径向分布函数随[bmim][BF4]摩尔分数的增加呈有规律的变化;在此基础上计算了溶液的局部组成以及组分间的缔合因子,进一步考察了各组分间的相互作用情况;另外基于Kirkwood-Buff理论估算了混合物的偏摩尔体积、等温压缩因子以及活度系数对浓度的偏导数,对于理解离子液体与水之间的交互作用具有一定的参考意义.     

室温离子液体[bmim][BF4]和水混合物的计算机模拟研究

针对室温离子液体[bmim][BF₄]和水的混合物, 用分子动力学模拟研究了溶液的微观组成与浓度的关系. 模拟结果表明：该混合物中各组分间的径向分布函数随[bmim][BF₄]摩尔分数的增加呈有规律的变化；在此基础上计算了溶液的局部组成以及组分间的缔合因子, 进一步考察了各组分间的相互作用情况；另外基于Kirkwood-Buff理论估算了混合物的偏摩尔体积、等温压缩因子以及活度系数对浓度的偏导数, 对于理解离子液体与水之间的交互作用具有一定的参考意义.     

[C_4mim][PF_6]和[C_4mim][NTf_2]离子液体辐射诱导的相行为及荧光行为变化

离子液体因其低挥发性,高热稳定性及优良的萃取性能被认为是萃取分离放射性核素的新一代绿色溶剂,而研究离子液体本身的辐射效应是其实际应用的重要前提.本文以~(60)Co为辐射源,系统研究了γ辐照对两种常见的憎水性咪唑离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C_4mim][PF_6])和1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰胺酸盐([C_4mim][NTf_2])的相行为及荧光行为的影响.在相行为方面,γ辐照使离子液体的结晶驰豫时间增加,导致其低温结晶延迟.在荧光行为方面,γ辐照后离子液体的荧光光谱保持原有的"红边效应(red edge effect)",但随吸收剂量增加,光谱整体发生红移(最大移动幅度达150 nm).并且这种"红边效应"在辐照后离子液体的乙腈稀释剂中仍然存在,且随稀释倍数增加光谱整体发生蓝移.[C_4mim][PF_6]和[C_4mim][NTf_2]离子液体辐照后的这种相行为及荧光行为的变化可归因于辐照对其阴阳离子空间相关性(缔合行为)的影响.     

离子液体中聚(3-溴噻吩)的电化学合成和电色效应研究

以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体[BMIM]PF₆既作为溶剂又作为支持电介质, 通过恒电流、循环伏安等方法制备聚(3-溴噻吩)(PBrT)膜. 采用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对PBrT膜的结构和形貌进行表征, 用热重和差热分析法(TG-DTA)研究聚合膜的热稳定性, 并利用紫外-可见光谱(UV-Vis)、计时电流和计时吸收曲线研究该聚合膜电化学和电致变色的特性. 研究结果表明, 与传统方法比较, 在离子液体[BMIM]PF₆中制备的PBrT膜更致密、光滑, 具有良好的氧化还原可逆性和充放电能力, 电活性高, 热稳定性好. 以该方法制备的PBrT膜颜色变化明显, 响应时间快(0.5 s), 同时由于离子液体具有电位窗宽、导电率高、可循环利用等优点, 因此在电化学聚合等方面具有良好的应用前景.     

Ionic liquid [omim][PF6] as an efficient and recyclable reaction media for the cyanosilylation of aldehydes without Lewis acid or any special activation

Ionic liquid [omim][PF₆] has been demonstrated as an efficient and environmentally friendly reaction media as well as a promoter for the cyanosilylation of aldehydes under mild conditions. In addition, the recovered ionic liquid could be reused for subsequent runs with only a gradual decrease in activity.     

Efficient and Convenient Oxidation of Organic Halides to Aldehydes and Ketones Catalyzed by H5IO6/V2O5 in Ionic Liquid [bmpy][PF6]

A mild, efficient, and eco‐friendly procedure for the oxidation of organic halides to aldehydes and ketones in good to high yields catalyzed by H₅IO₆/V₂O₅ in ionic liquid [bmpy][PF₆] with no trace of overoxidation to carboxylic acids has been developed. The product can be isolated by a simple extraction with organic solvent, and the catalytic system can be recycled or reused without any significant loss of catalytic activity.