离子液体型表面活性剂研究

以1-甲基咪唑为原料, 制备了6个常规离子液体: 1-正丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[bmim][BF₄]及[bmim][PF₆])、1-正己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[hmim][BF₄]及[hmim][PF₆])、1-正十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[C₁₆mim][BF₄]及[C₁₆mim][PF₆])和4个功能化离子液体: 1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[2-hemim][BF₄]及[2-hemim][PF₆])、1-乙氧羰基甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[eocmmim][BF₄]及[eocmmim][PF₆]). 研究了这两类离子液体的一些物理性能, 旨在挖掘离子液体在香料香精化妆品工业中的应用价值. 分别检测了它们与一般溶剂的互溶性, 并测定了它们的表面张力和发泡性能, 实验结果表明, 仅[C₁₆mim][BF₄]和[C₁₆mim][PF₆]具有发泡性能, 发泡力分别为68和120 mm.     

离子液体对木瓜蛋白酶催化特性的影响

研究了以1-丁基-3-甲基咪唑、四乙基铵及N-乙基吡啶为阳离子, 配以多种阴离子(H₂PO₄^-, ClO₄^-, HSO₄^-, CH₃COO^-, Cl^-, Br^-, NO₃^-, SCN^-, BF₄^-, PF₆^-)的离子液体对木瓜蛋白酶催化N-苯甲酰-L-精氨酸乙酯(BAEE)水解的活性及热稳定性的影响. 通过分析含离子液体体系中木瓜蛋白酶的水解活性和热力学失活参数, 发现该酶活性及稳定性与离子液体的Kosmotropicity性质无关. 因此, 离子的Hofmeister效应并不适合解释离子液体对木瓜蛋白酶催化特性的影响规律. 当以BF₄^-为阴离子, 改变阳离子结构时, 仅[BMIm][BF₄]可提高酶活性, 其它含官能团的咪唑类离子液体则降低酶活性, 但大部分离子液体明显提高木瓜蛋白酶的热稳定性. 在所研究的离子液体中, 基于PF₆^-或BF₄^-阴离子的离子液体可提高木瓜蛋白酶的活性及其热稳定性. 在含[BMIm][PF₆]介质中, 木瓜蛋白酶的水解活性最高; 在含[HOEtMIm][BF₄]介质中其热稳定性最好.     

室温离子液体对氨基苯磺酸的萃取性能

系统研究了[C₄mim][PF₆], [C₆mim][PF₆], [C₆mim][BF₄]和[C₈mim][BF₄]室温离子液体对间氨基苯磺酸、对氨基苯磺酸稀水溶液的萃取平衡. 实验结果表明: 萃取温度和相体积比的变化对分配比影响不大; 水相pH值对萃取平衡有较大的影响, 氨基苯磺酸在离子液体/水体系中的分配比在pH＝4.2时达到最大值; 水相中CaCl₂或Na₂SO₄的存在能较大幅度地提高氨基苯磺酸的分配比; 离子液体的阴离子的性质对分配比有显著的影响, 阴离子为[BF₄]^－的离子液体对氨基苯磺酸的萃取能力大于阴离子为[PF₆]^－的离子液体; 咪唑环上烷基链的长度也对萃取效果有一定的影响. 在所研究的离子液体中, [C₆mim][BF₄]和[C₈mim][BF₄]对氨基苯磺酸有较好的萃取性能, 且萃取相中的氨基苯磺酸可回收利用, 离子液体也可循环使用.     

负载型氨基功能化离子液体吸附CO2性能差异研究

以Al₂O₃、SiO₂和活性炭为载体,采用浸渍法制备了负载型离子液体（[NH₂p-mim]X:X= Br-,PF₆-,BF₄-,NTf₂-）CO₂吸附剂,利用红外光谱（FT-IR）、元素分析(EA)、热重差热分析（TG-DTA）等技术对负载型离子     

质子化甜菜碱阳离子与双三氟甲磺酰亚胺阴离子相互作用的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)方法, 在B3LYP/6-311＋G(d,p)水平下, 对质子化甜菜碱阳离子与双三氟甲磺酰亚胺阴离子形成的气态阴阳离子对([Hbet][Tf₂N])进行理论研究, 通过几何结构优化和频率分析得到势能面上的六个稳定构型. 计算结果表明[Hbet]^＋和[Tf₂N]^－之间能够形成较强的氢键相互作用, 氢键相互作用的稳定化能主要来源于[Tf₂N]^－中O, N原子的孤对电子和[Hbet]^＋中参与形成氢键的O-H, C-H反键轨道之间的相互作用. 自然布局分析(NPA)给出气态[Hbet][Tf₂N]离子对中阴阳离子间的电荷转移比传统离子液体中电荷转移的数值小. AIM (atoms in molecules)分析得到[Hbet]^＋和[Tf₂N]^－之间的氢键相互作用以静电作用为主. 通过实验和理论结果相比较, 初步探讨影响离子液体熔点及其对金属离子选择性溶解的结构因素.     

吡啶离子液体[BPy][BF4]与乙腈混合体系中杜醌的光化学反应动力学

用激光闪光光解方法研究了杜醌(DQ)在吡啶型离子液体N-丁基吡啶四氟硼酸盐([BPy][BF₄])与乙腈(MeCN)组成的共混溶剂中的光化学反应机理与动力学. 实验结果表明, 离子液体[BPy][BF₄]对混合体系中杜醌激发三线态(³DQ^*)的瞬态吸收峰位置和吸光度大小都没有产生明显影响. 在N₂饱和条件下, 无论是在乙腈溶液中还是在[BPy][BF₄]/MeCN混合溶液中³DQ^*的衰减都遵循一级反应动力学规律. 而[BPy][BF₄]的存在对³DQ^*与三乙胺(TEA)之间的电子转移影响显著. 随着[BPy][BF₄]/MeCN 体系中离子液体比例的增加, 杜醌三线态³DQ^*与TEA间的瞬态反应机理没有改变, 但它们之间的光诱导电子转移反应速率和生成自由基的量子产额逐渐降低, 通过改变离子液体的比例可以调节该体系中光诱导电子转移反应的速率和效率.     

液相共存成分对氨法脱碳吸收液解吸CO2的影响研究

考察了烟气中SO₂、NO_x和CO₂与氨水的反应机理,研究了模拟解吸液解吸过程中主要液相共存成分,如(NH₄)₂SO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NaCl、NH₄Cl和(NH₄)₂CO₃对CO₂解吸的影响.研究表明,不同液相共存成分、质量分数、pH值、表面张力等对CO₂解吸产生一定影响,大部分液相共存成分的存在,会降低脱碳溶液CO₂的解吸量.质量分数低于10％的液相共存组分对脱碳吸收液CO₂解吸过程的制约作用依次为(NH₄)₂SO₃>NH₄NO₃>(NH₄)₂SO₄>NaCl>(NH₄)₂CO₃.因此,在碳捕集前应对烟气中的杂质成分进行脱除,减少其对解吸液理化特性的影响.     

离子液体捕集CO2

CO₂是导致温室效应的最主要成分,因此碳捕集技术的研究受到学术界和产业界的高度重视。离子液体具有不挥发、不燃烧、热稳定性好、溶解能力强、结构和性质可调节并可循环使用等特性,在CO₂的吸收/分离领域展现了广阔的应用前景。本文系统地综述了近年来常规离子液体、功能化离子液体、支撑离子液体膜、聚合离子液体以及离子液体与分子溶剂的混合物在捕集CO₂方面的研究进展;讨论了离子液体的阳离子结构、阴离子类型、烷基链长度、阴/阳离子的氟化程度和功能化、离子液体的负载作用和聚合效应以及体系的温度和压力对CO₂选择性捕集性能的影响;分析了可能的捕集机理以及各种捕集方法的优点和缺点;提出了目前需要进一步研究的若干重要问题,并对其发展前景进行了展望。     

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.     

离子液体/乙烯-醋酸乙烯共聚物复合材料的制备与性能

分别将离子液体三正丁基甲铵(双三氟甲磺酰)亚胺盐([TBMA][NTf₂])和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM][BF₄])与乙烯-醋酸乙烯共聚物弹性体(EVM)熔融共混制备复合材料,研究了离子液体与EVM的相容性及抗静电性能。 样品宏观透明性和SEM测试结果显示,[TBMA][NTf₂]与EVM具有较好的相容性,相应的EVM/[TBMA][NTf₂]复合材料的抗静电效果更好;热重分析(TGA)结果表明,[TBMA][NTf₂]促进EVM热解,而[EMIM][BF₄]对EVM的热稳定影响较小。 室温下在EVM中填加[TBMA][NTf₂]的共混物表现出较好的柔性,当[TBMA][NTf₂]质量分数为20%时,EVM/[TBMA][NTf₂]复合材料的模量为0.58 MPa,断裂伸长率可达到2997%。     

分子模拟研究气体在室温离子液体中的溶解度

在作者先前建立的分子力场基础上, 采用Widom粒子插入法预测了CO₂、N₂、O₂、Ar及CH₄等5种气体在多种咪唑类离子液体中的溶解度, 包括2种侧链长度的阳离子和3种阴离子. 首先考察了256个离子对组成的体系中溶质分子插入次数对计算结果的影响, 在此基础上计算了不同温度下气体在1-丁基-3-甲基咪唑的四氟化硼盐([bmim][BF₄])和六氟化磷盐([bmim][PF₆])中的溶解度. 计算结果正确反映了CO₂气体溶解度的变化趋势, 在[bmim][BF₄]中溶解度的模拟结果与实验值符合很好, 且明显优于Pádua等的模拟结果；在[bmim][PF₆]中的溶解度较实验值偏高, 精度与文献模拟结果相当；并预测了较高温度下CO₂气体在[bmim][BF₄]和[bmim][PF₆]中的溶解度. 计算结果也正确地反映了5种气体在[bmim][PF₆]中溶解度实验值的相对大小. 另外考察了常温下几种气体在不同室温离子液体中的溶解度, 模拟结果表明气体在含有较长碳链和双-三氟甲基磺酰胺阴离子(Tf₂N^－)的离子液体中溶解度较大.     

γ-Radiation effect on ionic liquid [bmim][BF4]

The effect of γ radiation on 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([bmim][BF₄]) was investigated in detail. It was found that radiation induced an increase of UV absorption of the ionic liquid but no change in its glass transition point. Raman spectroscopy analysis indicates that the radiolysis of [bmim][BF₄] induces detectable destruction of alkyl-chain and scission of H-atoms of ring of imidizolium cation, and the relatively small changes of BF₄⁻ anion. Viscosities of irradiated [bmim][BF₄] samples were measured at different shear rates and temperatures, and compared with irradiated [bmim][PF₆] samples. The plots of shear stress against shear rate indicates that [bmim][BF₄] is a Newtonian fluid, no matter with irradiation. The viscosity of irradiated [bmim][BF₄] decreased with increasing of temperature and followed an Arrhenius equation. However, radiation caused no change in the viscosity of [bmim][BF₄], but a decrease in the viscosity of [bmim][PF₆] by up to 10%. We conclude that the radiation stability of [bmim][BF₄] is higher than [bmim][PF₆].     

四丁基季鏻羧酸盐离子液体的物理化学性质与CO2溶解度

在298.15-348.15 K温度范围内,测定了四种四丁基季鏻羧酸盐离子液体([P₄₄₄₄][CA])的密度、粘度、折射率、电导率等物理化学性质,得出了其随温度的变化关系,并获得了不同温度下该类离子液体的热膨胀系数。其次,在1个大气压和313.15 K温度下,测定了CO₂在该类离子液体中的溶解度,结果表明,四丁基季鏻丁酸盐吸收CO₂的性能最好,吸收量为0.4 mol·mol^-1,平衡时间小于5 min。     

离子液体@TiO_2纳米复合材料的制备及其光催化性能

利用—Si—O—共价键将离子液体嫁接在纳米TiO_2表面,制备离子液体@TiO_2纳米复合材料,并利用红外光谱、差热分析、元素分析等技术手段进行了分析。光催化性能研究表明,在紫外光照射60 min后,[C8tespim]Br@TiO_2([C8tespim]:N-3-(3-三乙氧基硅烷基丙基)-4,5-二氢咪唑)复合材料能够将甲基橙100%脱色,明显优于TiO_2P25的光催化降解性能。同时发现其光催化性能与阴离子类型有密切关系,活性顺序为[C8tespim]Br@TiO_2[C8tespim]PF6@TiO_2[C8tespim]Tf2N@TiO_2。     

Encapsulated Ionic Liquids for CO2 Capture: Using 1‐Butyl‐methylimidazolium Acetate for Quick and Reversible CO2 Chemical Absorption.

The potential advantages of applying encapsulated ionic liquid (ENIL) to CO₂ capture by chemical absorption with 1‐butyl‐3‐methylimidazolium acetate [bmim][acetate] are evaluated. The [bmim][acetate]‐ENIL is a particle material with solid appearance and 70 % w/w in ionic liquid (IL). The performance of this material as CO₂ sorbent was evaluated by gravimetric and fixed‐bed sorption experiments at different temperatures and CO₂ partial pressures. ENIL maintains the favourable thermodynamic properties of the neat IL regarding CO₂ absorption. Remarkably, a drastic increase of CO₂ sorption rates was achieved using ENIL, related to much higher contact area after discretization. In addition, experiments demonstrate reversibility of the chemical reaction and the efficient ENIL regeneration, mainly hindered by the unfavourable transport properties. The common drawback of ILs as CO₂ chemical absorbents (low absorption rate and difficulties in solvent regeneration) are overcome by using ENIL systems.     

离子液体和醇胺溶液复配脱硫剂吸收H2S及再生性能

将5种离子液体[Bmim]HCO₃, [TMG]L, [MEA]L, [Bmim]Cl和[Bmim]BF₄分别与N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液混合, 得到新型复配脱硫剂, 考察了离子液体的消泡性能和复配脱硫剂在不同离子液体、 吸收温度以及复配比例下的脱硫性能, 并且对较优脱硫剂进行了再生性能的研究. 采用离子色谱仪对经臭氧深度处理的再生液进行了S\begin{array}{c}{O}_4^{2-}\end{array}离子浓度测试, 并对脱硫剂进行了密度泛函理论研究, 从而进一步分析了吸收机理. 结果表明, 室温下复配脱硫剂脱硫能力大小顺序为[Bmim]Cl-MDEA-H₂O>[Bmim]HCO₃-MDEA-H₂O>[Bmim]BF₄-MDEA-H₂O>MDEA-H₂O>[TMG]L-MDEA-H₂O>[MEA]L-MDEA-H₂O. 离子液体与MDEA结合的稳定性为主要影响因素, [Bmim]HCO₃的消泡能力最强, [Bmim]Cl-MDEA-H₂O, [Bmim]BF₄-MDEA-H₂O和[Bmim]HCO₃-MDEA-H₂O脱硫剂可以通入空气获得基本再生, H₂S与离子液体的结合越稳定, 脱硫效率越高, 但脱硫剂的再生程度会降低.     

CO_2含量对污泥再燃还原NO的影响研究

在模拟水泥分解炉的实验台架上研究CO_2浓度(体积分数0-35%)对污泥再燃还原性气体析出特性及其对污泥与污泥焦还原NO反应的动态变化规律的影响。结果表明,污泥再燃产生的还原性气体主要为HCN、NH_3、CH_4及CO;当CO_2浓度从0增加到25%时,由于CO_2与污泥焦气化作用增强,导致HCN、NH_3及CH_4的析出量缓慢下降,而CO析出量显著增加,最终促进NO还原率从51%增加至61%;继续增加CO_2浓度至35%,由于CO_2的辐射吸收导致局部热不稳定性增强,气化作用的减弱导致CO析出量下降,且HCN析出量有较大幅度下降,NH_3析出量变化不大,CH_4析出量有一定幅度上升,综合影响使得NO的还原率逐渐下降至55%。研究表明,实验室条件下污泥再燃能较高效地对烟气中NO进行还原;机理研究表明,污泥再燃过程中同时存在对NO的气气均相还原反应和气固异相还原反应,实验确定污泥焦对NO的气固异相还原率仅为18%,因此,污泥脱硝以气气均相还原反应为主。     

制备方法对NiCo/MgO催化剂结构及其甲烷二氧化碳重整反应性能的影响

为进一步提高镍基催化剂的抗积炭能力，增强其甲烷二氧化碳重整反应性能，采用沉积沉淀法（DP）、共沉淀法（CP）和共浸渍法（CI）制备了NiCo/MgO催化剂。结合现代仪器分析表征技术，研究了制备方法对NiCo/MgO催化剂结构和抗积炭能力的影响。结果表明，与共沉淀法相比，沉积沉淀法制备过程为Ni²⁺和Co²⁺的完全水解沉淀提供了碱性环境，粒子的成核和生长速率相对较快，不存局部过饱和现象，所制备的催化剂具有良好的还原性、较小的颗粒粒径（9.7 nm）、良好的Ni/Co分散度（10.4%）和大的比表面积（68.1 m²/g），从而具有优良的抗积炭性能。对于甲烷二氧化碳重整，DP催化剂上CH₄和CO₂转化率保持在88%和92%，与800℃下的热力学平衡转化率相近；同时，H₂收率比CP和CI催化剂分别高约10%和43%，CO收率比CP和CI催化剂分别高约13%和42%，且稳定性更好。