功能化聚离子液体的设计合成及应用研究

聚离子液体(Poly(ionic liquid)s)是指由离子液体单体聚合生成的,在重复单元上具有阴、阳离子基团的一类离子聚合物。功能化聚离子液体是由功能化离子液体发展而来,兼具离子液体和高分子聚合物的性质。该类研究着眼于结构可控性质,设计合成具有特殊性能的、稳定的、功能化材料。近年来已经在高分子化学、电化学、材料科学及能源科学等领域得到初步应用。本论文综述聚离子液体在固态电解质和聚电解质膜、智能响应性功能材料,以及聚离子液体基碳材料、聚离子液体/碳纳米杂化材料、催化等相关领域的研究与应用。     

多孔聚离子液体的合成与应用

聚离子液体（Poly（ionic liquid）s,PIL）是分子结构中含有离子液体结构单元的一类离子聚合物,兼具离子液体小分子的离子电导性和聚合物可加工性能。多孔聚离子液体材料（Porous PILs）,结合了多孔材料大比表面积和聚离子液体的导电性及离子交换等特性,在功能高分子材料、电化学响应材料以及能源科学等领域表现出广泛的应用前景。本文综述了多孔聚离子液体的分子设计与合成方法,及其在智能响应材料、水处理、高效催化、多孔碳材料、生物医用材料等领域的潜在应用。     

聚离子液体材料在分离科学中的研究进展

离子液体作为新型离子化试剂,具有诸多优越的物理化学性质,比如:良好的溶解性、导电性、热稳定性、生物相容性及低蒸气压和不易燃等特点,近年来在分析化学领域得到广泛关注。聚离子液体材料结合了离子液体和聚合物的双重性质,已经成为分离科学研究的前沿领域。本文详细讨论了离子液体与目标物之间的多种作用机制,比如亲/疏水作用、氢键作用、离子交换、π - π 堆积及静电吸附作用等等,总结了聚离子液体材料在固相萃取、液相色谱、气相色谱、毛细管电泳及毛细管电色谱等领域的研究进展;最后,对聚离子液体材料的发展前景进行了展望。     

多孔聚电解质功能材料研究进展

多孔聚电解质材料协同结合了静电与高比表面积双重特点,在能源、环境、生物医药等领域具有重要的应用前景,近年来发展迅速。由于其荷电性与亲水性,多孔聚电解质的制备方法与传统中性多孔高分子有所不同,也表现出独特的应用属性。本文概括总结了层层组装、聚电解质嵌段聚合物自组装、反离子交换、劣溶剂静电络合等制备多孔聚电解质材料的方法,介绍了多孔聚电解质在绿色环境、清洁能源、生物医药和催化剂等领域的应用,并简单展望了未来的研究机遇。     

有机-无机杂化聚离子液体材料制备及其对染料吸附性能的评价

以烯丙基三乙氧基硅烷与1-乙烯基-3-辛基咪唑溴盐离子液体为单体通过自由基聚合及溶胶-凝胶制备了有机-无机杂化聚离子液体材料。通过红外光谱和扫描电镜对所制备的杂化聚离子液体材料进行了表征,并考察了其对柠檬黄、日落黄、苋菜红以及诱惑红等常见染料的吸附性能。研究结果表明:所制备的聚离子液体材料对日落黄和诱惑红具有优异的吸附性能,其吸附容量分别为29.20和86.17 mg/g;当吸附时间为5 min时,该材料对诱惑红和日落黄的吸附分别达到平衡时吸附量的87.5%和72.8%,显示了较快的吸附速率。     

聚季铵盐离子液体材料制备及其对蛋白质吸附性能评价

通过一步合成法制备了两种可聚合季铵盐离子液体功能单体,并通过沉淀聚合法合成了相应的聚离子液体聚合物。对产物进行了核磁共振、扫描电镜、热重分析等表征。结果表明:所制备的两种材料粒径均匀,约为600 nm的椭球形颗粒,颗粒之间有相互粘连。通过对牛血清白蛋白(BSA)、卵清蛋白(OVA)、牛血红蛋白(BHb)、溶菌酶(Lys)、胰蛋白酶(Try)5种蛋白质的吸附性能实验,考察了聚季铵盐离子液体材料对蛋白质的吸附性能。考察结果表明:两种聚离子液体材料均对蛋白质具有一定的吸附性能。其中以4-乙烯基苄氯季铵盐离子液体为功能单体制备的聚离子液体材料对胰蛋白酶的吸附性能最好,是一种具有良好应用前景的材料。     

离子液体固载型功能材料的应用研究进展

随着人们对生物质能源和绿色清洁化学过程越来越重视,离子液体因其稳定性、低粘度和高电导率等优良性能,成为20世纪90年代初研究团队广泛关注的一类新型绿色溶剂,对其研究内容和应用领域也日趋完善和丰富,特别是在催化反应、电化学、材料化学以及生物质的前处理等领域的发展.对于离子液体的应用研究主要存在着用量庞大、价格昂贵、催化剂不易分离和提纯过程烦琐等缺陷.所以,近年来许多学者尝试通过吸附或者接枝固载化的方法,将离子液体固载于无机多孔材料或者有机高分子材料上,把离子液体的特性转移到多相固体催化剂上,可应用于固定床连续化、封闭化反应.本文对离子液体固载技术的诞生及发展做了详细地梳理,并将离子液体固载技术的应用领域做了多角度地总结,根据离子液体类型的不同,主要是作为催化剂应用于反应催化领域;根据固态载体的不同,主要是作为功能材料应用于吸附分离领域.     

离子液体中制备无机材料

离子液体作为潜在的“绿色”溶剂,具有许多传统溶剂无法比拟的优异性能,在有机合成、催化、液液分离和萃取等领域引起了广泛的研究。而在离子液体领域无机材料的制备是一个较新的发展分支,现已利用其合成出多种具有独特结构和性能的无机材料。本文就离子液体在无机材料制备方面的应用及发展趋势进行了综述。目前,对于制备无机材料,离子液体主要是作为电解液、表面活性剂或溶剂,本文介绍了其在应用中的优缺点,并指出该领域未来的发展趋势是离子热合成和集模板-溶剂-反应物于一身的离子液体反应。     

离子液体功能高分子

离子液体功能高分子(ILFPs)是含离子液体结构的有机高分子,主要由不饱和单体聚合得到.此类高分子结合了离子液体所具有的独特性质,成为目前研究的热点.本文总结了近几年国内外有关ILFPs的最新研究成果,将现有的几十种ILFPs按与高分子链直接相连的离子的种类归为聚阳离子型、聚阴离子型和内盐型3类,介绍了各类ILFPs的合成方法及影响Tg大小的各种结构因素.此外,本文重点对ILFPs在聚合物电解质、表面活性剂、催化剂、生物酶载体及气体吸附剂等方面的应用进行了综述.最后提出了ILFPs的研究中尚待解决的诸如品种不多、结构表征不详等问题及今后可能的发展方向.     

离子液体在锂离子电池中的应用研究进展

离子液体具有蒸汽压低、热稳定性好、不易挥发、溶解能力强、环境友好、电化学稳定窗口和液程范围宽等优点,在锂离子电池领域应用前景广泛。本文按照离子液体作为电解质溶剂、与传统电解质复配或与聚合物电解质结合的应用方式,总结其对电池的安全性和热稳定性的影响,并综述了近年来离子液体在锂离子电池电解质中的应用研究进展。