1-烷基-3-甲基咪唑硫酸氢盐系列离子液体的热力学性质

在293.15~343.15 K温度范围内,用MYX-1密度计测定了系列离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[C4mim]HSO4 (1-butyl-3-methylimdazolium hydrosulfate)、1-己基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[C6mim]HSO4 (1-hexyl-3-methylimdazolium hydrosulfate)、1-辛基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[C8mim]HSO4 (1-octyl-3-methylimdazolium hydrosulfate)、1-癸基-3-甲基咪唑硫酸氢盐[C10mim]HSO4 (1-decyl-3-methylimdazolium hydrosulfate)的密度。利用不同温度下的密度值计算得出了离子液体的热膨胀系数及分子体积。利用Glasser经验方程计算了离子液体的标准熵和晶格能,并进一步对其热力学性质进行了讨论。     

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.     

1-丁腈-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺的性质

制备了功能化离子液体1-丁腈-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺。在T为283.15-353.15 K温度范围内,测定了该功能化离子液体的密度、动力粘度、电导率及折光率。讨论了亚甲基的增减对该类功能化离子液体的密度、动力粘度、电导率及折光率等性质的影响,并与传统咪唑类、吡啶类离子液体物理化学性质的变化趋势进行了对比。通过经验方程计算了该功能化离子液体的热膨胀系数、分子体积、标准摩尔熵及晶格能等热力学性质参数。讨论了Vogel-Fulcher-Tamman (VFT)方程和Arrhenius方程的适用性,得出VFT方程适用于该功能化离子液体,而Arrhenius方程并不适用。有关研究对新型离子液体的合成及其工业化的应用具有十分重要的意义。     

界面扩张流变法研究C_(12)mimBr对Gemini12-2-12在空气/水界面聚集行为的影响

采用界面扩张流变技术研究了季铵盐偶联表面活性剂C12-(CH2)2-C12·2Br(Gemini12-2-12)及其与离子液体表面活性剂溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C12mim Br)复配体系的动态界面张力、扩张流变性质和界面弛豫过程等,探讨了C12mim Br对C12mim Br/Gemini12-2-12混合体系界面性质的影响及C12mim Br对Gemini12-2-12界面聚集行为影响的机制.结果表明,随着离子液体表面活性剂的不断引入,体系界面吸附达到平衡所需的时间逐渐缩短,扩张模量和相角明显降低,界面吸附膜由粘弹性膜转变为近似纯弹性膜;同时,界面及其附近的弛豫过程也发生显著变化,慢弛豫过程消失,快弛豫过程占主导地位,且离子液体浓度越高,快弛豫的贡献越大.这些界面性质的变化主要归因于离子液体表面活性剂C12mim Br参与界面形成及两表面活性剂在界面竞争吸附的结果.少量离子液体表面活性剂C12mim Br的加入可以填补疏松的Gemini12-2-12界面上的空位,形成混合界面吸附膜.随着C12mim Br含量的增加,嵌入界面的C12mim Br分子数不断增多,导致界面上相互缠绕的Gemini12-2-12烷基链"解缠",在体相和界面分子扩散交换的过程中"解缠"的Gemini12-2-12分子从界面上解吸回到体相,与此同时,C12mim Br分子相对较小的空间位阻及较强的疏水作用促使其优先扩散至界面进而取代Gemini12-2-12分子,最终界面几乎完全被C12mim Br分子所占据.     

离子液体四氟硼酸-1-戊基-3-甲基咪唑的物理化学性质的估算

根据标准加入法原理配制一系列含有已知微量水的离子液体四氟硼酸-1-戊基-3-甲基咪唑([C5mim][BF4])样品,在278.15～338.15 K温度范围内,样品的密度与其含水量呈很好线性关系. 利用外推方法确定了含水量为零时[C5mim][BF4]的密度ρ,得到了密度随温度变化的经验方程:ln ρ=0.120 11-5.79×10-4(T-298.15)和离子液体的热膨胀系数α=5.79×10-4K-1. 根据Glasser理论估算了[C5mim][BF4]的标准熵、表面能和晶格能,晶格能较小使离子液体在室温下能以液态形式存在. 利用空隙模型计算得到了[C5mim][BF4] 热膨胀系数α(计算),与实验测定值在数量级上一致,说明空隙模型有一定的合理性.     

海藻酸钠-[C_(16)mim]Br体系共振光散射法测定离子液体[C_(16)mim]Br

在pH 5.0的B-R缓冲介质中,海藻酸钠能与[C16mim]Br离子液体形成离子缔合体系,使[C16mim]Br的共振散射增强。体系在最大散射波长392 nm处,[C16mim]Br的质量浓度在1.9~12.0 mg.L-1范围内与共振散射增强强度(ΔI)呈线性关系,检出限(3s/k)为76.7μg.L-1。据此提出了一种简单而快速测定[C16mim]Br的方法,应用于测定水样中[C16mim]Br,测得回收率在97.8%~102.3%之间,相对标准偏差(n=6)在1.87%~3.01%之间。     

双功能离子液体的合成及二氧化碳捕集性能

采用两步法合成了新型功能化离子液体1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑甘氨酸([C_3O_1mim][Gly]),并研究了其对CO_2的吸收性能.利用核磁共振、红外光谱及热重分析等手段进行表征,验证了该离子液体的结构,且发现其具有较高的热稳定性.对比单乙醇胺(MEA),考察了[C_3O_1mim][Gly]在不同温度下对CO_2的捕集能力,结果表明,[C_3O_1mim][Gly]在40℃下的吸收容量可达1.26 mol CO_2/mol IL,远高于MEA,这表明[C_3O_1mim][Gly]对CO_2具有良好的吸收能力,吸收容量随着温度升高而降低.该离子液体同时具有良好的循环稳定性,进行5次吸收解吸操作后仍可保持较高的CO_2吸收量.对该离子液体吸收CO_2进行了动力学研究,结果表明,Pseudo-second-order模型能够较好地描述该吸收过程.     

离子液体表面活性剂烷基硫酸1-丁基-3-甲基咪唑鎓盐的合成及其在水溶液中的聚集行为

采用离子交换法,由氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓(C_4mimCl)和烷基硫酸钠合成了一系列无卤素的阴离子表面活性离子液体—烷基硫酸1-丁基-3-甲基咪唑鎓盐[C_4mim][C_nH_(2n+1)SO_4](n=8,12,16),利用表面张力仪、稳态荧光光谱等手段考察了表面活性离子液体在水溶液表面及体相中的聚集行为。结果表明,与传统无机反离子相比,有机咪唑阳离子[C_4mim]~+作为反离子的离子液体型表面活性剂具有较高的表面活性,[C_4mim]~+产生的氢键引起的抑制分子规则排列的作用小于其促进分子有序排列的疏水作用。长烷基链的阴离子是界面膜及胶束的主要组成成分,阴离子疏水烷基碳链的增长虽然可促进胶束的形成,但却在一定程度上抑制[C_4mim]~+参与界面或胶束的形成;阴离子所带烷基链越长,越不利于阳离子[C_4mim]~+参与界面膜或胶束的形成,界面膜或胶束中表面活性剂排布越松散,即界面张力越大,体系中胶束聚集数较小。     

[C_2mim][Ala]丙氨酸离子液体水溶液粘滞流动的活化参数

在288.15-328.15 K温度范围内,测量了不同浓度的氨基酸离子液体[C_2mim][Ala]水溶液的密度和粘度,根据J ones-Dole方程得到了较大正值的粘度B系数并且dB/dT0。借助Feakins理论,计算了溶质对溶液粘滞流动活化自由能贡献Δμ_2~(≠0),根据Δμ_2~(≠0)随温度的线性变化,进而得到流动活化熵ΔS_2~(≠0)和活化焓ΔH_2~(≠0);在E yring液体粘度的过渡态理论基础上,提出了预测离子液体[C_2mim][Ala]水溶液粘度的半经验新方法,其预测值与相应的实验值很好的一致。     

烷基磺酸阴离子无卤素离子液体的物理化学性质研究(英文)

通过一步法合成了基于1,3-二烷基咪唑阳离子和甲烷磺酸或对甲苯磺酸阴离子的无卤素离子液体,并对它们的物理化学性质如聚集行为、表面性质、热性质、密度、黏度、折光率和电化学性质等进行了详细研究.结果表明在甲烷磺酸阴离子基离子液体中观察到离子液体中普遍存在的离子簇行为;同等条件下[BEim]MS的荧光光谱强度较[BEim]TS弱;[C12Mim]MS展现出液晶行为;[TS]-基离子液体有着较高的折光率,大于1.51.     

氨基酸基咪唑离子液体氧化萃取脱硫研究

通过离子交换法制备以天冬氨酸(Asp)、组氨酸(His)、甘氨酸(Gly)、色氨酸(Try)为阴离子的氨基酸咪唑离子液体,与H_2O_2协同深度去除模拟汽油中的二苯并噻吩(DBT)。对合成的氨基酸咪唑离子液体进行了FT-IR、1H NMR表征,并优化氧化脱硫工艺条件。结果表明,与以组氨酸、甘氨酸和色氨酸作为离子液体的阴离子相比,天冬氨酸作为阴离子时,离子液体与H_2O_2体系的催化萃取脱硫效果最好。通过对反应温度、H_2O_2/模拟油体积比和反应时间的工艺优化,探讨了[C_8mim]Asp和H_2O_2催化萃取脱硫的效果,最优工艺条件下,脱硫率可达96.5%。[C_8mim]Asp离子液体再生循环7次后脱硫率仍能保持在93.7%。对[C_8mim]Asp和H_2O_2协同催化脱硫机理的研究发现,[C_8mim]Asp的羧基与双氧水反应成过氧化羧基,将二苯并噻吩氧化成为二苯并噻吩砜,从而达到脱硫的目的。     

吡啶基离子液体[C_6py][DCA]热力学性质及利用新E?tv?s方程预测其表面张力

制备了吡啶类离子液体N-己基吡啶二氰胺盐[C_6py][DCA],并用核磁共振氢谱(~1H NMR)、核磁共振碳谱(~(13)C NMR)、差热扫描量热(DSC)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱对其进行表征。在288.15–338.15 K温度范围内,采用标准加入法,测定其密度(ρ)、表面张力(γ)和折光率(n_D)。在测得的实验数据的基础上,得到了离子液体[C_6py][DCA]的分子体积(V_m)、表面能(E_a)、摩尔极化度(R_m)和极化率(α_p)。结果显示E_a、R_m和α_p几乎不随温度的变化而发生改变。本文还提出了摩尔表面Gibbs自由能(g_s)的概念,并改进了E?tv?s方程。同时还计算了gs、临界温度(T_c)和E?tv?s方程经验参数(kE),并预测了离子液体[C_6py][DCA]的表面张力,预测值与实验值具有较好的一致性。     

醚基功能化离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl热力学性质

通过核磁共振氢谱,核磁共振碳谱,元素分析和热重分析对醚基功能化的离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl进行了表征。在温度范围T=288.15–328.15 K内,测定了离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的密度(ρ)、表面张力(γ)和折光率(nD)。根据这些实验数据,讨论并计算了离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的体积性质。计算出离子液体[MOEMIm]Cl和[EOEMIm]Cl的摩尔表面吉布斯自由能(gs)、摩尔表面熵(s)、摩尔表面焓(h)、摩尔极化度(Rm)和摩尔极化率(αp),h均近似为一个常数说明这两种离子液体从内部到表面的过程是一个等库仑过程,同时这两种离子液体的Rm和αp均与温度无关。本文还用摩尔表面Gibbs自由能改进Lorentz-Lorenz方程并预测离子液体表面张力,预测值与实验值高度相关。     

四种深共融溶剂的性质:密度、电导率、动力粘度及折光率

制备了四种四丁基氯化铵类深共融溶剂,包括四丁基氯化铵:丙酸[TBAC:2PA]、四丁基氯化铵:乙二醇[TBAC:2EG]、四丁基氯化铵:聚乙二醇[TBAC:2PEG]、四丁基氯化铵:苯乙酸[TBAC:2PAA].在288.15-338.15 K温度范围内,测定了它们的密度、电导率、动力粘度及折光率.讨论了温度对密度、电导率、动力粘度及折光率等性质的影响.通过经验方程估算了深共融溶剂的热膨胀系数、分子体积、标准摩尔熵及晶格能等热力学性质参数.利用Vogel-Fulcher-Tamman (VFT)方程和Arrhenius方程,将测量的电导率和动力粘度对温度拟合,得到了动力粘度和电导率随温度变化方程式.有关研究对深共融溶剂的工业化应用具有重要意义.     

咪唑基离子液体的物理化学性质估算及预测(英文)

根据经验和半经验方程及空隙模型理论,可以估算及预测离子液体在298.15K的物理化学性质.本文讨论了离子液体的分子体积,密度,标准熵,晶格能,表面张力,等张比容,摩尔蒸发焓,空隙体积,空隙率和热膨胀系数.通过实验测得的三种离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯([C2mim][EtSO4)]),1-丁基-3-甲基咪唑硫酸辛酯([C4mim][OcSO4])和1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([C2mim][NTf2])的密度和表面张力估算了它们的其它物理化学性质.由这三种离子液体的分子体积及等张比容预测了同系列中其它离子液体[Cnmim][EtSO4],[Cnmim][OcSO4]和[Cnmim][NTf2](n=1-6)的分子体积及等张比容,由此计算出它们的密度及表面张力.进而预测了它们的物理化学性质.将预测的离子液体[C4mim][NTf2]和[C2mim][OcSO4]的密度值与文献报导的实验值进行比较,其偏差在实验误差范围内.最后,将由Kabo经验方程计算的七个离子液体[C2mim][EtSO4]、[C4mim][OcSO4]、[C2mim][NTf2]、[C4mim][NTf2]、丁基三甲基铵双三氟甲磺酰亚胺盐([N4111][NTf2])、甲基三辛基铵双三氟甲磺酰亚胺盐([N8881][NTf2])和1-辛基-3-甲基吡啶四氟硼酸盐([m3opy][BF4])的摩尔蒸发焓与由Verevkin简单规则预测的摩尔蒸发焓进行比较,发现两者符合很好.因此,在缺乏密度和表面张力实验数据的情况下,可以用Verevkin简单规则来预测离子液体的摩尔蒸发焓.     

利用等张比容估算乳酸离子液体同系物[C_nmim][Lact](n=2,3,4,5,6)的热力学性质

合成了基于烷基咪唑的乳酸离子液体[C4mim][Lact](1-丁基-3-甲基咪唑乳酸盐),并用1HNMR和DSC作了表征.由于乳酸离子液体和水易形成氢键,用通常的办法很难除去乳酸离子液体中的杂质水.为了排除杂质水的干扰,应用了标准加入法,配制一系列含有已知微量水的乳酸离子液体样品,在308.15～343.15K温度范围,用重量法测定了这些样品的密度,用最大气泡法测定了表面张力,用折光率确定了摩尔极化度,然后外推得到无水离子液体数据.在这些实验数据基础上,利用等张比容的加和性,估算了乳酸离子液体同系物[Cnmim][Lact](n=2,3,4,5,6)的表面张力、折射率、摩尔极化度、汽化焓和热膨胀系数,与实验数据相比有较好的一致性.     

[Bmim]FeCl_4离子液体的物理性质

研究了自制[Bmim]FeCl4离子液体的电导率、黏度与温度的关系,并与文献数据进行了对比.结果表明,采用落球法和旋转法都能准确地测量[Bmim]FeCl4离子液体的黏度;与Andrade方程相比,VTF方程能更好地拟合[Bmim]FeCl4离子液体的黏度和温度的关系,其相关系数达0.999 9.采用不同电导率仪测量的[Bmim]FeCl4离子液体的电导率有较大差别;相比Arrhenius方程而言,VTF方程能更好地拟合电导率与温度的关系;随着温度的变化,电导率与黏度的关系符合Walden规则,其相关系数达到0.99以上.     

[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{[C16mim]Br}辅助CdS纳米球的制备

以CdCl2·2.5H2O和Na2S2O3为原料,在[C16mim]Br离子液体中合成了CdS纳米球(1),其结构和性能经XRD和TEM表征。考察了c{[C16mim]Br}对1形貌的影响,结果表明,通过控制c{[C16mim]Br},可制得分散性较好,粒径在50 nm～80 nm的1。     

稀散金属室温离子液体BMIInCl4的性质研究

在干燥高纯氩气氛的手套箱内,直接将摩尔比为1∶1的高纯无水InCl₃与氯化1-甲基-3-丁基咪唑(BM IC l)混合,得到无色透明的离子液体BM IInCl₄.在278.15-343.15 K温度范围内测定了该离子液体的密度和表面张力.利用G lasser经验方程和空隙模型讨论了BM IInCl₄的性质,并与离子液体BMIAlCl₄作了比较,证明了空隙模型具有一定的合理性.