Pitzer-Simonson理论和Pitzer-Simonson-Clegg理论在离子液体PMIBF4水溶液中的应用

在278.15～343.15 K温度范围内, 测定了在浓度范围从摩尔分数0.09的四氟硼酸-1-甲基-3-戊基咪唑(PMIBF₄)离子液体水溶液到纯离子液体的密度, 计算了离子液体PMIBF₄水溶液的表观摩尔体积^fV, 讨论了Pitzer-Simonson (PS) 理论和Pitzer-Simonson-Clegg (PSC)理论的适用性. 以纯离子液体为参考态, 用实验数据分别拟合了Pitzer-Simonson (PS)方程、Pitzer-Simonson-Clegg (PSC)方程和简化PSC方程, 得到了这些理论模型的体积参数值. 从拟合偏差来看, PSC方程比PS方程有更好的适用性. 同时还可看出, PSC方程比只有三个参数的简化PSC方程有更小的拟合标准偏差和更好的相关系数.     

离子液体BMIBF4性质的研究

用最大气泡法和韦氏天平法, 在278.15～343.15 K范围内测定了离子液体BMIBF₄的表面张力和密度; 讨论了这个离子液体的体积性质和表面性质; 根据离子个头大又极不对称的特点, 提出了离子液体的空隙模型. 根据空隙模型计算的离子液体恒压热膨胀系数与实验值相比, 偏差在10%左右.     

快离子导体Li3V2(PO4)3包覆LiFePO4的结构和性能

通过机械活化将快离子导体Li3 V2(PO4)3包覆在LiFePO4 表面, 制备了性能优异的复合正极材料9LiFePO4@Li3 V2(PO4)3. 用XRD, SEM, HRTEM, EDS和电化学测试等手段研究了材料的物理化学性能. 结果表明, 包覆后的材料含有橄榄石结构的LiFePO4、单斜晶系的Li3 V2(PO4)3 和正交晶系的Li3 PO4; LiFePO4颗粒表面包覆了一层Li3 V2(PO4)3, 且部分V3+进入LiFePO4晶格内部, 使其晶格参数减小, 包覆后的LiFePO4的交换电流密度和锂离子扩散系数均提高了1个数量级. 电化学测试结果表明, 包覆后的LiFePO4的倍率性能及循环性能都得到显著改善, 在1C和2C倍率下, 包覆后的LiFePO4的首次放电比容量较包覆前分别提高了34.09%和78.97%, 经150次循环后容量保持率分别提高了27.77%和65.54%; 并且5C时容量为121.379 mA·h/g(包覆前LiFePO4在5C下几乎没有容量), 循环350次后的容量保持率高达94.03%.     

Pd(OAc)2/Cu(OTf)2在离子液体BMImPF6中催化苯乙烯二聚反应的研究

在离子液体BMImPF₆中, 用不同的钯催化剂和Lewis酸三氟甲磺酸铜Cu(OTf)₂共催化苯乙烯二聚反应, 发现用Pd(OAc)₂/Cu(OTf)₂作催化剂, Pd/Cu物质的量之比为1～4时, 可高产率高选择性地获得苯乙烯二聚产物1,3-二苯基-1-丁烯. BMImPF₆对催化剂有较好的溶解性, 可固定催化剂体系, 使催化剂有效地与产品分离. 同时, α-甲基苯乙烯的二聚反应表明, 室温下不发生反应, 提高温度有利于反应进行.     

1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体在呕吐毒素酶联免疫检测中的应用研究

合成了一种水溶性离子液体1-异丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([i-Bmim]BF4),将其用于呕吐毒素(DON)的酶联免疫检测,结果表明,当体系中[i-Bmim]BF4的浓度为0.014 g/mL时,其定量下限为 1.41 μg/L,比不含该离子液体体系的定量下限4.57 μg/L提高了约69%;半数抑制浓度为30.20 μg/L;重复测定多次,其半数抑制浓度平均值为29.71 μg/L,相对标准偏差为3.26%;用T-2毒素代替DON进行了特异性试验,结果显示,不含离子液体体系中DON与T-2毒素、NIV的交叉反应率相对较高(分别为20.1%、14.9%),而含有0.014 g/mL该离子液体体系中DON与T-2毒素、NIV的交叉反应率分别为15.3%、10.2%.方法用于啤酒和麦芽汁中DON加标回收率的测定,实验表明,当体系中[i-Bmim]BF4浓度为0.014 g/mL,DON的加标浓度分别为50、70 mg/L时,其样品加标回收率均为98%,相对标准偏差分别为2.96%、6.02%.     

离子液体中纳米TiO2/聚3-甲基噻吩复合膜的制备及性质研究

采用溶胶凝胶法制成了纳米TiO₂电极, 在离子液体中将其应用于3-甲基噻吩的电化学聚合, 采用循环伏安法(CV), 在线紫外可见光谱(UV-Vis), 扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对TiO₂/聚3-甲基噻吩(TiO₂/PMT)复合膜进行了表征并研究了其电化学性质. 实验证明, 不论是用循环伏安法, 恒电位, 还是恒电流方法, 都能在电极上得到聚3-甲基噻吩(PMT)膜, 并伴随有明显的掺杂和去掺杂过程. 对应的在线紫外可见光谱上, 也出现了氧化和还原两种不同的吸收状态, 还原(去掺杂)过程中在480 nm处有一个吸收峰, 而氧化(掺杂)过程中此峰消失, 取而代之的是一个可见光区的逐渐增强的吸收. PMT膜是p型半导体, TiO₂是n型半导体, 两者之间能够形成p-n异质结, 使光电转换效率得以提高. SEM给出了TiO₂电极和聚合物修饰的TiO₂的形貌图, 电极的交流阻抗谱则从一个角度说明了聚合物膜修饰电极的导电性.     

一种室温离子液体与水相互作用的密度泛函理论研究

采用量子化学计算中的密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G(d,p)计算水平上研究了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)及其与水分子形成的复合物的稳定构型和相互作用能;经振动频率分析得到了[Emim]BF4及其与水的复合物的红外光谱.计算结果表明,相对于水分子与阳离子的作用而言,水分子与阴离子的作用对离子液体结构的影响更大.与此同时,实验测得的[Emim]BF4的红外光谱与计算结果吻合.     

离子液体中纳米TiO2/聚3-甲基噻吩复合膜的制备及性质研究

采用溶胶凝胶法制成了纳米TiO₂电极, 在离子液体中将其应用于3-甲基噻吩的电化学聚合, 采用循环伏安法(CV), 在线紫外可见光谱(UV-Vis), 扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对TiO₂/聚3-甲基噻吩(TiO₂/PMT)复合膜进行了表征并研究了其电化学性质. 实验证明, 不论是用循环伏安法, 恒电位, 还是恒电流方法, 都能在电极上得到聚3-甲基噻吩(PMT)膜, 并伴随有明显的掺杂和去掺杂过程. 对应的在线紫外可见光谱上, 也出现了氧化和还原两种不同的吸收状态, 还原(去掺杂)过程中在480 nm处有一个吸收峰, 而氧化(掺杂)过程中此峰消失, 取而代之的是一个可见光区的逐渐增强的吸收. PMT膜是p型半导体, TiO₂是n型半导体, 两者之间能够形成p-n异质结, 使光电转换效率得以提高. SEM给出了TiO₂电极和聚合物修饰的TiO₂的形貌图, 电极的交流阻抗谱则从一个角度说明了聚合物膜修饰电极的导电性.     

一锅法制备Co3O4/g-C3N4复合光催化剂及其光催化性能

以三聚氰胺和六水合氯化钴为原料,一锅法制备Co_3O_4负载的多孔石墨相氮化碳(Co_3O_4/g-C_3N_4)复合光催化材料。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、光致发光光谱(PL)等手段对其结构和光学特性进行表征。以盐酸四环素(TC)为目标污染物,评价了不同负载量Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂的可见光催化性能。结果表明,所制备的Co_3O_4/g-C_3N_4复合光催化剂为多孔结构,其比表面积较大,并在可见光区域具有显著的吸收。利用原位生成的Co_3O_4纳米粒子在氮化碳表面形成异质结构,可有效转移光生载流子,降低光生电子-空穴的再结合率,从而提高光催化活性。并且存在最佳Co_3O_4复合量,当六水合氯化钴加入量为三聚氰胺的8%(w/w)时,所制备的复合光催化剂CoCN-8具有最佳的光催化性能。在可见光的照射下,60 min内可降解85%的TC,而同样条件下,纯g-C_3N_4仅降解23%的TC。     

离子液体1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐在水溶液中的聚集行为

采用等温滴定量热法、静态荧光猝灭法和电导法系统研究了典型离子液体1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Cnmim][BF₄])在水溶液中的聚集行为, 获得了胶束形成的临界胶束浓度(cmc), 摩尔焓变(ΔH_mic), 摩尔吉布斯自由能变(ΔG_mic), 摩尔熵变(ΔS_mic)以及不同浓度时[Cnmim][BF₄]胶束的平均聚集数等基本参数. 发现这类离子液体的聚集为熵驱动, 阳离子的烷基链越长, ΔG_mic越负, 聚集更容易发生. 此外, 结合[C_nmim]X (X=Cl^-, Br^-)的相关研究发现, 阳离子相同时, 体积越大和疏水性越强的阴离子与头基的结合能力越强, 能有效地降低头基之间的静电排斥, 降低cmc, 利于胶束的形成. 对于[C₁₂mim][BF₄], 添加剂β-环糊精(β-CD)的加入可使cmc增大, ΔH_mic和ΔS_mic减小, 而KBF₄则可使cmc和ΔH_mic减小, ΔS_mic增大.     

功能化离子液体中Ag纳米微粒的制备及摩擦学性能研究

合成了1-甲基-3-羟乙基咪唑四氟硼酸盐离子液体([C₂OHmim]BF₄)，用红外光谱表征了其结构。以所合成的离子液体作为还原剂、稳定剂与反应介质制备了Ag纳米微粒，用XRD和TEM对微粒的结构和形貌进行了表征。在四球摩擦磨损实验机上研究了[C₂OHmim]BF₄离子液体及掺入Ag纳米微粒后的离子液体的摩擦学性能。掺入银纳米微粒后，离子液体在高载荷下的润滑性有了大幅的改善。用SEM和XPS分别对磨痕表面的形貌和元素组成、化学状态进行了分析，结果表明：在低、高载荷分别起润滑作用的是有机膜和金属-有机复合膜。     

离子液体C3MIBF4和C5MIBF4溶解焓的研究

在298.15 K下利用等温环境溶解反应热量计测定了离子液体C₃MIBF₄(四氟硼酸1-甲基-3-丙基咪唑)和C₅MIBF₄(四氟硼酸1-甲基-3-戊基咪唑)不同浓度水溶液的摩尔溶解焓(Δ_sH_m). 借助Pitzer电解质溶液理论, 得到了它们的标准摩尔溶解焓 和Pitzer焓参数: 和 , 并计算了表观相对摩尔焓. 根据Glasser理论计算了离子液体晶格能, 进而估算了离子液体C₅MIBF₄和C₃MIBF₄中正离子的水化焓分别为－171 kJ•mol^－1 (C₅MI^＋)和－207 kJ•mol^－1 (C₃MI^＋).     

活性炭基Li2SO4水系电解液超级电容器

采用中性Li2SO4水溶液代替H2SO4和KOH作为电解液制备了活性炭(AC)基对称型超级电容器,使水系超级电容器的工作电压由1.0V提高到了1.6V.采用循环伏安和充放电测试研究了电容器的稳定电化学窗口.电化学充放电测试表明电容器在0.25A.g-1电流密度下单电极比容量可达129F.g-1,在功率密度为160W.kg-1时能量密度达到10Wh.kg-1(以正负极活性物质的总质量计).1.6V恒压充电1h后电容器漏电流为0.22mA.超级电容器的库仑效率接近100%,充放电循环5000次后容量仍可保持在92%以上.研究了电解液的浓度对电容器电化学性能的影响,发现随着Li2SO4浓度的增大电容器的电荷转移电阻显著减小,大电流充放电性能提高.活性炭基Li2SO4水系电解液超级电容器具有工作电压高、能量密度高和对环境友好等优点,因此有很好的产业化前景.     

Studies on Volumetric Properties of Concentrated Aqueous Solutions of the Ionic Liquid BMIBF4

In order to test the mole-fraction composition-based models as applied to aqueous solutions of an ionic liquid, the densities of aqueous 1-methyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate (BMIBF₄) were measured using a Westphal balance in the concentration range of about 0.2 to 0.85 mole fraction at temperatures from 283.2 to 323.2 K. Values of the apparent molar volumes of concentrated aqueous BMIBF₄ solutions were calculated from these densities and were represented with the Pitzer–Simomson and the Pitzer–Simomson–Clegg equations. The values of Pitzer–Simomson parameters and Pitzer–Simomson–Clegg parameters were obtained by fitting to experimental data with small standard deviations.     

High-pressure densities and derived volumetric properties (excess, apparent, and partial molar volumes) of binary mixtures of {methanol (1) + [BMIM][BF4] (2)}

The density of seven {(0.0087, 0.0433, 0.1302, 0.2626, 0.4988, 0.7501, and 0.9102) mole fraction of [BMIM][BF₄]} binary {methanol (1) + [BMIM][BF₄] (2)} (1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate) mixtures has been measured with a vibrating-tube densimeter. Measurements were performed at temperatures from (298 to 398) K and at pressures up to 40 MPa. The total uncertainties of density, temperature, pressure, and concentration measurements was estimated to be less than 0.15 kg · m⁻³, 15 mK, 5 kPa, and 10⁻⁴, respectively. The uncertainties reported in this paper are expanded uncertainties at the 95% confidence level with a coverage factor of k = 2. The effect of temperature, pressure, and concentration on the density and derived volumetric properties such as excess, apparent, and partial molar volumes was studied. The measured densities were used to develop a Tait-type equation of state for the mixture. The structural properties such as direct and total correlation function integrals and cluster size were calculated using the Krichevskii function concept and the equation of state for the mixture at infinite dilution.     

Ultrasound Promoted and Ionic Liquid Catalyzed Cyclocondensation Reaction for the Synthesis of 4(3H)-Quinazolinones

4(3H)‐Quinazolinones were synthesized in high yields by one‐pot three‐component condensation of anthranilic acid, carboxylic acid and aniline in the presence of ionic liquid such as 1‐n‐butyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate (BMImBF₄) as catalyst under solvent free and neutral conditions.     

水／离子液体两相体系中出芽短梗霉催化4-氯-乙酰乙酸乙酯不对称还原合成（S）-4-氯-3-羟基-丁酸乙酯

考察了水/离子液体两相体系中出芽短梗霉(Aureobasidium pullulansCGMCC1244)催化4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)不对称还原生成光学活性(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯((S)-CHBE)的性能,并对反应条件如摇床转速、相体积比、温度、初始底物浓度和pH值等进行了优化.结果表明,在水/1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐体系中,出芽短梗霉催化COBE不对称还原生成(S)-CHBE,在30℃,pH6·6,摇床转速180r/min和不对称反应8h条件下,反应物的转化率、产物ee值和浓度分别达到95·6%,98·5%和47·1g/L.在控制pH值为6·6的情况下,通过分添加底物可有效提高产物(S)-CHBE浓度至75·1g/L.     

Direct Electrochemistry and Electrocatalysis of Myoglobin with Ionic Liquid through Multilayers Film on Carbon Ionic Liquid Electrode

Multilayers of myoglobin (Mb) with ionic liquid 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate ([EMIM]BF₄) was assembled on carbon ionic liquid electrode (CILE) based on the electrostatic attraction between the negatively charged Mb and the positively charged imidazolium ion of IL. The CILE was fabricated with 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium ethylsulfate ([EMIM]EtOSO₃) as the modifier, which exhibited imidazolium ion on the electrode surface. Then Mb molecules were assembled on the surface of CILE step‐by‐step to get a {IL/Mb}_n multilayer film modified electrode. UV‐Vis adsorption and FT‐IR spectra indicated that Mb remained its native structure in the IL matrix. In deaerated phosphate buffer solution (pH 7.0) a pair of well‐defined quasi‐reversible redox peaks appeared with the apparent formal potential (E^0′) as ‐0.212 V (vs. SCE), which was the characteristic of Mb heme Fe(III)/Fe(II) redox couples. The results indicated that the direct electron transfer of Mb was realized on the modified electrode. The {IL/Mb}_n/CILE displayed excellent electrocatalytic ability to the trichloroacetic acid reduction in the concentration range from 2.0 to 22.0 mmol/L with the detection limit of 0.6 mmol/L (3σ). The proposed method provides a new platform to fabricate the third generation biosensor based on the self‐assembly of redox protein with ILs.     

NiWO_4/g-C_3N_4的制备及其在离子液体中氧化脱硫性能的研究

采用水热法合成了NiWO_4纳米粒子,然后通过混合煅烧法成功地制备了负载型催化剂NiWO_4/g-C_3N_4。采用XRD、FT-IR、EDS、SEM、BET和XPS表征了NiWO_4/g-C_3N_4的形貌和结构特征。以NiWO_4/g-C_3N_4为催化剂,过氧化氢为氧化剂,1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([BMIM]BF4)为萃取剂。考察了催化剂的负载量,过氧化氢、离子液体和催化剂使用量,反应温度,反应时间,不同种类的含硫化合物对脱硫效果的影响。结果表明,在5 m L模拟油,0.2 m L过氧化氢,1.0 m L的[BMIM]BF4,0.03 g的NiWO_4/g-C_3N_4,反应温度为80℃,反应时间为140 min的最佳的反应条件下,脱硫率可以达到97.35%。实验表明,NiWO_4/g-C_3N_4具有很好的催化稳定性,催化剂重复使用五次后催化活性并没有明显地降低。