新型低共熔溶剂的制备、表征及物性研究

以氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓([Bmim]Cl)和二元羧酸为原料,由不同摩尔比混合制备了一类新型低共熔溶剂,采用红外光谱对[Bmim]Cl和二元羧酸之间的作用进行了分析。分别测定了其粘度、电导率、密度、折射率等物理性质,并研究了温度、二元羧酸结构和摩尔比对这些物理性质的影响。结果表明,新型低共熔溶剂的粘度随温度的升高而降低,电导率随温度的升高而增加。温度对两者的影响可以采用VTF方程进行精确地拟合。新型低共熔溶剂的密度随温度的升高而呈线性下降。对新型低共熔溶剂的过量摩尔体积进行计算的结果表明,过量摩尔体积均为正值,二元羧酸对过量摩尔体积的贡献远大于[BMIM]Cl,而结构特性的贡献多于物理作用。折射率和密度随二元羧酸碳数的变化趋势基本相似。     

低共熔溶剂及其在抗静电领域中应用的研究进展

随着科技的发展进步,环境友好型的绿色化学逐渐成为时代主流,低毒无毒、可回收循环和可生物降解的材料已成为现在研究的中心。离子液体是一类全部由离子组成的液体,无味、不可燃、蒸汽压极低以及可操作温度范围宽,具有良好的热稳定性和化学稳定性,易与其它物质分离,可循环利用,是一类绿色溶剂。低共熔溶剂是一大类与离子液体有许多相似物性的低共熔混合物,在室温下多呈液态。相对于离子液体,低共熔溶剂所需成本更低,制备方式简单,具有更好的耐湿性,这使得其在工业上更具前景。作为一个新兴的研究领域,低共熔溶剂已受到化学领域相关人员的广泛关注与研究,但用于能源和环境应用功能材料的低共熔溶剂的研究尚处于探索的早期阶段。低共熔溶剂除了被广泛用作合成材料时使用的惰性介质和反应试剂外,还可直接作为功能材料,如在电化学方面作为储能装置的电解质以及吸附萃取过程中的吸附剂等。因此对低共熔溶剂的基本原理以及其在材料化学领域,尤其是功能材料方面的应用进行了相关介绍,并对低共熔溶剂在抗静电领域可能的应用做出了分析与展望。     

低共熔溶剂的热稳定性研究

近年来,低共熔溶剂(DESs)引起了人们的广泛关注,在诸多领域得到应用。DESs一般由氢键供体(HBDs)和氢键受体(HBAs)通过氢键作用形成,其热稳定性研究对于其高温应用具有重要意义。本文利用热重分析法(TG)对40种DESs的热稳定性进行了系统研究,并得到了所研究DESs的开始分解温度(T_onset)。值得注意的是,DESs受热后的变化情况与离子液体不同,呈现出分阶段失重的现象。通常形成DESs的氢键在升温后首先被破坏,从而导致DESs分解成组成其的HBDs和HBAs。然后热稳定性较差(或者沸点较低)的HBDs首先分解(或挥发),而HBAs则在更高温度下分解(或挥发)。例如常见的HBA氯化胆碱(ChCl)在250 ℃附近开始分解。氢键强度对DESs受热后的表现起着重要的作用,DESs中的氢键会阻碍分子“逃脱”,使得T_onset向高温方向移动。此外,我们考察了阴离子、氢键供体、摩尔比对DESs热稳定性的影响,发现HBDs自身的挥发或分解对DESs的热稳定性起着决定性作用。由于用T_onset值会高估DESs的热稳定性,长期热稳定性的考察对其工业应用具有重要价值。本研究能帮助人们理解DESs的热分解行为,为制备具有适当热稳定性的DESs提供依据。     

氯化胆碱/草酸型低共熔溶剂氧化脱除模拟油硫化物

通过氯化胆碱和草酸在100℃下搅拌,合成了氯化胆碱/草酸型低共熔溶剂。以氯化胆碱/草酸为催化剂、过氧化氢为氧化剂、咪唑氟硼酸盐离子液体为萃取剂氧化萃取一体法脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。考察了反应温度、反应时间、氧化剂加入量、萃取剂类型、硫化物类型等因素对脱硫效率的影响。结果表明,当以咪唑氟硼酸盐为萃取剂,n(H2O2)/n(S)=8、反应温度30℃、反应80 min时,二苯并噻吩的脱除率可以达到95%。催化剂重复使用5次后,脱硫率仍然保持在90%。     

低共熔离子液体脱除柴油中氮化物

合成低共熔离子液体氯化胆碱/草酸,采用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征并以模型柴油和焦化柴油为原料考察其脱氮性能。结果表明,在萃取时间30 min,萃取温度30 ℃,剂油质量比1：7和沉降时间2 h的条件下,喹啉脱除率近100%,吲哚脱除率为88.05%。进一步研究发现,该离子液体对焦化柴油中的氮化物也表现出较好脱除性能,在实验条件下,碱氮和总氮脱除率分别为96.61%、71.5%,且该低共熔离子液体经回收重复使用四次后,对焦化柴油的碱氮脱除率仍可达到87.2%。     

湿法合成尿素-氯化胆碱低共熔溶剂中铜锰氧化物的制备

研究了尿素-氯化胆碱低共熔溶剂DES的制备方法.通过监控制备过程中折光率、电导率和密度等性质指标的变化,考察了尿素-氯化胆碱DES合成规律及影响因素.采用红外光谱表征了所合成DES的分子结构.使用AMS软件中COSMO-RS模块对DES其中的尿素和氯化胆碱分子中的表面电荷密度分布进行了模拟,剖析了氢键作用机制.比较了干...     

尿素-氯化胆碱低共熔溶剂中均苯四甲酸二酰亚胺的清洁合成

研究了尿素-氯化胆碱DES中由均苯四甲酸二酐制取均苯四甲酸二酰亚胺工艺,考察了反应时间、反应温度及DES与均苯四甲酸二酐PMDA比例对产物收率的影响,通过响应面实验和Design-Expert中岭回归分析对反应条件进行了优化,得出最佳反应温度为130℃、反应时间4 h、DES与均苯四甲酸二酐质量比8.1:1,最终产物收率可达93.0%。采用红外光谱、紫外-可见光光谱仪、熔点仪、XRD对合成产物进行了表征,证明产品为均苯四甲酸二酰亚胺。基于尿素-氯化胆碱低共熔溶剂分解动力学,提出了简单的反应机理。尿素-氯化胆碱DES可起到溶剂、原料兼催化剂三重作用,且可重复使用,实现了均苯四甲酸二酰亚胺的绿色合成。     

近红外光谱用于低共熔溶剂中水结构的分析

采用近红外光谱技术研究了含水量(摩尔分数)在5%～95%范围内水结构对低共熔溶剂(DESs)的氢键网络结构的影响.通过分析氯化胆碱与尿素混合后不同时间的近红外光谱,发现了尿素—NH基团与氯化胆碱Cl^-相互作用的光谱信息,表明DESs熔点降低的原因主要是NH···Cl^-氢键的形成.通过分析不同含水量的DESs-水混合物的近红外光谱,发现了水分子之间以及水分子与尿素中—NH和C=O基团相互作用的光谱信息,表明水在DESs中主要以3种结构存在:类大体积水、与尿素C=O键合的水以及—NH分子间的桥连水.类大体积水破坏DESs中NH···Cl^-,使体系的稳定性降低,而尿素—NH分子间的桥连水和与C=O键合的水使体系的稳定性增加.DESs中3种水结构的相对比例与含水量有关,含水量在40%～80%既能有效降低体系的黏度,又能维持DESs的性质.     

低共熔溶剂及其应用研究进展

作为一类新型的绿色溶剂,低共熔溶剂具有蒸汽压低、无毒性、可生物降解、溶解性和导电性优良、电化学稳定窗口宽等独特的物理化学性质,并且可以通过选择合适的组成和配比来调节其性能,在很多领域中有着诱人的应用前景.本文从低共熔溶剂的组成、性质及其应用等3个方面综述了近年来低共熔溶剂的研究进展,并对目前研究中存在的问题进行了讨论.     

低共熔溶剂的应用研究现状

低共熔溶剂是两种或多种固体或液体物质通过氢键相互作用形成的液体溶剂,其熔点明显低于单一组分的熔点。与传统离子液体相比,低共熔溶剂成本更低,制备更容易,可生物降解,具有100%原子利用率和生物相容性及无毒无害等绿色特性,这些优点使其在许多研究领域被广泛研究。本文介绍了低共熔溶剂的最新分类,综述了低共熔溶剂在电化学、气体吸收、有机合成、功能材料合成、萃取分离、药物增溶及生物质预处理中的应用,并对低共熔溶剂的未来发展进行了展望。     

低共熔溶剂在高分子合成中的应用

低共熔溶剂(DES)是由两种或多种物质按一定比例混合而成的低熔点混合溶剂,其熔点显著低于每一个单纯组分的熔点,可被视为一种新的离子液体。与传统有机溶剂相比,DES具有来源广泛、成本低廉、易于制备、毒性低、生物可降解等优点,并已作为一种新型的绿色反应介质被广泛用于萃取分离、无机合成、有机合成和离子凝胶等领域。近年来,DES在高分子合成中的应用也吸引了广泛的研究兴趣。本综述从简述DES及其在有机合成中的应用出发,重点介绍它们用于缩合聚合、自由基聚合、阴离子聚合、电化学聚合、开环聚合和氧化聚合等高分子合成领域的研究进展,并对其发展趋势进行展望。     

低共熔溶剂在萃取分离中的应用

随着绿色化学的不断发展,如何在分析过程中应用和体现绿色化学特点,避免分析过程对环境产生二次污染及对人员造成危害也得到了关注。开发和使用具有绿色化学特点的溶剂和方法是分析工作者努力的方向之一。在已经出现的新溶剂中,低共熔溶剂(DES)与离子液体(ILs)物理性质相似,并具有环境友好、不可燃、生物降解、价廉、易制备等特点,因而近几年来获得了迅速发展。该文总结了低共熔溶剂的制备、性质及分类,综述了近年来其在萃取和分离中的应用进展。     

低共熔混合物体系中合成无定型的磷酸氧钒催化剂及应用

以尿素/氯化胆碱形成的离子型低共熔混合物溶剂作为反应介质,采用离子液体热合成法制备磷酸氧钒材料.傅里叶变换红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量弥散X射线谱(EDS)和氧化还原滴定表征结果表明:该材料为无定型的、混合价态的纳米尺寸钒磷酸盐,因此可暴露更多的活性位,从而提高催化活性.将其用于环己醇氧化反应,研究反应时间、温度、反应物配比等因素对反应的影响,最终使环己酮的选择性及收率分别达到93.5%和51.4%.     

低共熔溶剂在绿色有机合成中的应用

自1991年"绿色化学"的概念被提出以来,溶剂的绿色化一直备受关注.在过去的二十年时间里,离子液体得到长足发展,但是随着研究的不断深入,离子液体的部分弊端也慢慢浮现.在最近几年兴起了一种新型的低熔点混合物溶剂——低共熔溶剂.与传统离子液体相比,低共熔溶剂制备简单、价格便宜、均具有生物可降解性,因此被用来作为一种新型绿色溶剂.近年来,低共熔溶剂在绿色有机合成中的应用受到了越来越多的应用.本文重点从低共熔溶剂在环化反应、取代反应、加成反应、多组分反应以及酶催化反应等方面的应用讨论近几年来低共熔溶剂的研究进展,并对其发展趋势进行展望.     

离子液体的黏度与其扩散系数和电导率的新型关系方程

离子液体的传递性质对其在化学化工等领域的研究和应用至关重要,但迄今文献中缺乏可靠的理论预测模型或传递性质间的相互关系式,因此,有必要建立传递性质间的相互关系以便应用.本文建立了离子液体黏度与扩散系数或电导率间的定量关系,并利用文献实验数据进行了系统检验.结果表明,新方程可由离子液体黏度数据准确预测其扩散系数和电导率.与Stokes-Einstein方程相比,新方程不仅可解释离子液体中的许多实验现象,而且实现了定量预测(无需离子的有效流体力学半径数据).     

氯化胆碱离子液体中纳米铜的电化学制备

在氯化胆碱离子液体中,采用牺牲阳极法于80℃下直接从金属铜制备了纳米铜微粒,其结构和性能经IR,XRD,SEM,TEM和TG表征。结果表明:纳米微粒大致呈球形,面心立方结构,粒径约30 nm。     

低共熔溶剂在样品前处理中的应用

在化学分析过程中,为了浓缩复杂样品中的微量分析物,去除基质干扰,通常需要进行样品前处理,开发一种简单、高效、快速且环境友好的样品前处理技术至关重要.低共熔溶剂(DESs)作为一种新兴的绿色溶剂,与传统有机溶剂相比,具有低挥发性、可生物降解、环境友好、成本低和组合灵活等特点,可结合各种萃取技术如超声辅助萃取、微波辅助萃取、中空纤维萃取和固相萃取等,广泛应用到样品前处理中.该技术不仅提高了萃取效率,而且可以降低常规分析的成本,减少对人类健康和环境污染影响.本文综述了近5年DESs在食品、环境、生物、天然产物以及石油化工等领域的样品前处理过程中的应用.     

功能化苯并咪唑类离子液体的合成及性质

合成了一系列由磺酸基、 羧基修饰的新型功能化苯并咪唑类离子液体, 采用IR, ¹H NMR, ¹³C NMR和ESI-MS对其结构进行了表征, 研究了化合物的热稳定性、 电导率以及室温下在各种溶剂中的溶解性等性质. 结果表明, 该类离子液体在 280 ℃以下基本没有失重, 热稳定性较好; 在水溶液浓度为1×10^-3 mol/L时, 随着温度的升高, 电导率几乎与温度呈正比增大; 能与大多数有机溶剂互溶, 溶解性随着溶剂极性的增加而增大.     

低共熔溶剂催化有机合成反应的研究进展

低共熔溶剂(DESs)是一种新型的离子液体(ILs)类似物,与传统有机溶剂、离子液体相比,DESs具有低毒、廉价、易于合成、生物可降解性等特点,因此在众多领域广受关注。近年来DESs在有机合成领域备受关注,被广泛用作合成反应的溶剂、催化剂、反应物等,在有机反应方面存在很大发展空间,本文综述了DESs在有机合成反应中的应用,重点讨论其在氧化还原反应、取代反应、缩合反应、环化反应等方面的研究进展,为其开发应用提供新思路。     

氯化胆碱离子液体中纳米银的电化学制备与表征

在氯化胆碱离子液体中,采用牺牲阳极法直接从金属银制备了纳米银微粒;利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、傅立叶红外光谱和热分析仪对样品进行了分析表征.结果表明:所制备的银纳米微粒大致呈球形,具有面心立方结构,粒径约为60nm.作为溶剂的离子液体同时具有分散剂和稳定剂的功能,可防止银纳米微粒之间的团聚及表面氧化.