离子液体[bmim][PF6]与乙腈混合体系中的激光光解研究

以蒽醌(AQ)作为探针分子,利用激光光解技术研究了咪唑型离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷([bmim][PF6])与乙腈(MeCN)混合体系中的光化学反应行为.研究结果表明,离子液体[bmim][PF6]自身可与激发三线态的蒽醌分子(3AQ*)进行反应,且表观反应速率常数随着[bmim][PF6]/MeCN比例的不同呈现特殊规律性的变化.在离子液体的摩尔分数(xRTIL)为0.06处观察到一个明显的临界点.当xRTIL＜0.06时,表观速率常数随xRTIL的增大而增大;而当xRTIL＞0.06时,表观速率常数随xRTIL的增大而减小.文章给出了[bmim][PF6]/MeCN混合体系中激光诱导化学反应的动力学常数,并初步推测了其反应机理,进一步揭示了离子液体[bmim][PF6]的一些新的光化学特性.     

离子液体阳离子在空气/[bmim][BF4]水溶液界面的取向和结构

采用和频振动光谱研究了空气/[bmim][BF₄]低浓度水溶液界面的取向结构. 研究发现,在体相浓度非常低时,丁基链具有较大的旁式扭曲,表明此时的取向比较无序;阳离子咪唑环则采取一个较小的取向角. 随着浓度的升高,阳离子咪唑环趋向平躺在界面. 由于链-链相互作用,此时丁基链的旁式扭曲也减小,说明界面分子的取向变得有序. 进一步研究发现,PPP和SPS光谱上甲基反对称的峰存在位移,表明界面丁基链上的甲基存在不同取向或具有不同的化学环境.结果有助于从微观层次理解水溶性离子液体和基于咪唑的表面活性剂在界面上的物理化学行为.     

螺芴氧杂蒽LB膜的制备及光谱特性研究

为了研究聚芴材料DSFX-SFX分子在气液两相表面的行为,分子处于溶液、LB膜及粉末状态的光学特性,以及分子有序排列对其发光特性的影响,制备了聚芴材料DSFX-SFX的X型LB膜,研究了π-A等温曲线,测量了其紫外-可见吸收谱和稳态荧光光谱。结果表明,分子以face-on形式平躺在亚相表面,单分子面积为4.78 nm2。在氯仿溶液中吸收峰位在354 nm,归属于分子中三聚氧杂蒽部分与芴环间π-π*电子跃迁;荧光发射峰位在396,419,445 nm(肩峰),归属于发色团三聚氧杂蒽,是芴环与氧杂蒽环之间的电荷转移。在LB膜中,吸收谱和荧光光谱与其溶液光谱相比,整体红移6 nm。结果表明:在LB膜中,两个分子形成激基缔合物,与单分子状态相比,激基缔合物的HOMO升高而LUMO降低。与粉末状态相比,该材料在LB膜中有很强的荧光发射,表明该材料形成有序排列超薄膜有利于荧光发射。     

O-(硫杂蒽酮-[2]-基)-氧乙酸的合成、表征及与DNA作用的研究

合成了O-(硫杂蒽酮-[2]-基)-氧乙酸,并用元素分析、IR、1H NMR和13C NMR等方法对其结构进行了表征。用光谱学方法研究了该化合物与ct-DNA的相互作用。结果表明,在pH 7.38的模拟体液条件下,该化合物的紫外-可见吸收光谱随ct-DNA浓度的增加,表现出减色效应,使ct-DNA的圆二色谱正负峰的吸收强度有所降低。该化合物的荧光强度被ct-DNA显著猝灭,猝灭常数为1.25×104 L·mol-1,当ct-DNA的浓度在0～12.0 mg·L-1范围内变化时,荧光猝灭值与ct-DNA的浓度呈现良好的线性关系。该化合物对ct-DNA的检出限为1.63 mg·L-1。据此,O-(硫杂蒽酮-[2]-基)-氧乙酸是一种可用于测定ct-DNA浓度的新试剂,与ct-DNA的作用有嵌入和静电吸引两种方式。     

基于变压红外光谱研究离子液体[MPIM][I]与石墨烯氧化物之间的相互作用

本研究利用红外光谱研究不同压力下离子液体1-Methy1-3-propylimidazolium iodide([MPIM][I])与石墨烯及其氧化物的相互作用.结果表明,[MPIM][I]对压力的变化具有高敏感度,咪唑环与烷基链在0.4 GPa时产生相变化,可明显观察到吸收峰的裂解,且连续加压会导致咪唑环与烷基链的振动频率蓝移.[MPIM][I]与石墨烯作用时加压至2.5 GPa也未观测到相变化的产生,且咪唑环与烷基链的振动频率蓝移趋势也不明显;[MPIM][I]与石墨烯氧化物作用时咪唑环与烷基链的结果与添加石墨烯时几乎相同.石墨烯氧化物具有羟基、羧基、环氧基等共价键结在其表面,这些羟基会扰动[MPIM][I]中的咪唑环与烷基链,导致在常压下振动频率发生蓝移,进而表明石墨烯表面的官能基团会与离子液体产生相互作用.     

采用光谱技术研究[C4mim][BF4]的传压和测压性能

金刚石压腔是一种在实验室被频繁使用的高压产生装置,它在高压领域占据着重要地位。当金刚石压腔内传压介质只能提供非静水压环境时,利用传统的红宝石荧光光谱测压方法将很难准确测量样品压强,这也是目前超高压实验面临的普遍困难。若有一种兼具“传压”和“测压”双重功能的物质,根据“相邻位置、相近压强”原则,将能够解决在非静水压环境中测不准样品压强问题。显然,探寻兼具“传压”和“测压”双重功能的物质是一项非常重要的工作。本文将红宝石微粒与离子液体[C₄mim][BF₄]装入金刚石压腔,然后利用金刚石压腔压缩[C₄mim][BF₄]使其提供高压环境,同时采集红宝石的荧光光谱及其附近[C₄mim][BF₄]的拉曼光谱。通过分析红宝石特征荧光峰R₁的峰位,得到了[C₄mim][BF₄]在加压过程中提供的一系列高压环境的压强值。通过分析红宝石特征荧光峰R₁的峰宽,发现[C₄mim][BF₄]在0~6.26和6.26~21.43 GPa两个压强范围内可分别提供静水压环境和准静水压环境,表明[C₄mim][BF₄]在0~21.43 GPa范围内可以作为传压介质使用。此外,还发现[C₄mim][BF₄]在0~2.28,2.28~6.26,6.26~14.39和14.39~21.43 GPa四个压强范围内分别为“液相Ⅰ”、“液相Ⅱ”、“非晶相Ⅰ”和“非晶相Ⅱ”。通过分析[C₄mim][BF₄]中特征拉曼峰ν_(B-F)和ν_(ring)的峰位,发现在[C₄mim][BF₄]四个相态内ν_(B-F)和ν_(ring)的峰位随压强增加均满足线性变化关系,并给出了相应的压强与峰位关系函数,这些函数是[C₄mim][BF₄]用作压标物质的重要依据。综上所述,[C₄mim][BF₄]不仅具有“传压”功能,同时还具有“测压”功能,可同时用作“传压介质”和“压标物质”。研究结果为在非静水压环境中准确测量样品压强提供了重要依据,也为超高压条件下样品压强测量不准确问题提供了新的解决思路。     

离子液体[BMP][Tf2N]基本物性的实验研究

针对离子液体[BMP] [Tf_2N]的物性数据缺乏的问题,本文在101.325 KPa下对[BMP] [Tf_2N]在温度范围为278.15～338.15 K的黏度和温度范围为298.15～338.15 K的密度、电导率进行了实验测定,结果表明:黏度、密度和电导率均受温度的影响较大,当压力一定时,[BMP] [Tf_2N]的黏度、密度随温度的升高而减小;而电导率随温度的升高而增大;通过选择分别用Arrhenius方程、自然对数方程和VFT方程关联[BMP] [Tf_2N]的黏度、密度和电导率;结果表明:模型值与实验值的最大相对误差和平均相对误差分别是2.25%和0.94%;5.74%和5.399;4.41%和4.24%。     

离子液体对酪氨酸酶碳糊电极电化学行为的影响

分别用循环伏安法、计时电量法和交流阻抗法考察了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)对酪氨酸酶碳糊电极(T-CPE)电化学行为的影响。结果表明:离子液体酪氨酸酶碳糊电极(T-CPE-IL)比T-CPE对邻苯二酚有更灵敏的响应。离子液体的加入改善了T-CPE的表面性能,使邻苯二酚在电极表面的吸附电量由2.08mC增至5.67mC,电子转移标准速率常数增加了约2个数量级,使电极反应的控制步骤由受电子转移控制转化为受扩散控制。     

离子液体对氩气介质阻挡放电光谱的影响

采用自行设计的介质阻挡放电反应器,以氩气和离子液体为放电介质,实现大气压下稳定的气(等离子体)-液(离子液体)等离子体放电,并运用光谱法在线诊断氩等离子体光谱。考察了不同咪唑基离子液体以及放电参数对大气压氩气介质阻挡放电光谱的影响。结果表明,离子液体的引入降低了氩气放电光谱的强度,谱峰强度与离子液体阳离子咪唑环上的碳链长度有关,且随碳链长度增加,谱峰强度降低;同时阴离子结构对称性低的离子液体,谱峰强度较低。加入离子液体后氩谱随放电电压及放电频率变化均呈现峰值变化。     

光沉积Ru和RuO2的锐钛矿TiO2纳米片的光解水产氧

采用水热法以HF作为结构调控剂合成了主要暴露（001）面的锐钛矿TiO₂纳米片,通过光沉积方法分别合成了负载Ru和RuO₂物种的光催化剂。利用X射线衍射、透射电镜和氢气程序升温还原等分析表征了催化剂的结构性质。通过光解水产氧反应来研究催化剂的催化性能,详细考察了Ru含量、负载方式以及氧化和还原处理等因素的影响,光解水产氧速率的差异证明了Ru物种在不同晶面的电荷-空穴分离效应。与负载单一助催化剂的Ru/TiO₂和RuO₂/TiO₂样品相比,活性最优的0.5%Ru-1.0%RuO₂/TiO₂样品由于负载了双助催化剂,其催化活性得到更大的提高,证实了在锐钛矿TiO₂上的晶面电荷-空穴分离效应.     

吡啶离子液体与水混合体系中蒽醌-2-磺酸钠的激光闪光光解机理

利用激光闪光光解技术研究了蒽醌-2-磺酸钠(AQS)在吡啶离子液体N-丁基吡啶四氟硼酸盐([BPy][BF₄])与水(H₂O)混合体系中的光化学反应过程. 实验结果表明,AQS的激发三重态(³AQS^*) 会与H₂O快速反应,不断增加[BPy][BF₄]在混合体系中的体积比(V_IL),瞬态吸收光谱发生了很大变化. 510 nm附近的瞬态吸收带变化最大,在0< V_IL< 0.1时,吸光度会随着[BPy][BF₄]的增加而增加;而在V_IL>0.1时,吸光度则随着比例的增加而减小. 然而380 nm附近吸收带的吸光度却一直在增加. 通过拟合近似地得到了瞬态物种B和³AQS^*的表观动力学参数. 另外还讨论了³AQS^* 与阳离子之间的夺氢反应,通过对350~420 nm处光谱图的分析,推断出这一范围的瞬态吸收光谱是³AQS^*与AQSH^·的叠加谱. 在混合体系中,³AQS^*分别与H₂O和[BPy][BF₄]的反应是一对竞争反应. 还发现在高浓度的离子液体环境下,体系的整体反应速率会减弱.     

苯甲酸及其甲基取代物的激光光解研究

研究了苯甲酸及其甲基取代物在248 nm激光作用下的光电离及光激发行为,测定了光电离量子产额和激发三线态寿命及其自猝灭速率常数。实验结果显示甲基在苯环不同位置的取代对苯甲酸化合物激发三线态的影响不明显。利用分步双激光技术对苯甲酸激发态进行共振激发,对可能生成的瞬态产物进行了初步探讨。     

离子液体在甲烷等离子体转化中作用机理的光谱研究

在直流等离子体甲烷转化反应体系中分别引入C₆MIMBF₄,C₆MIMCF₃COO,C₆MIMHSO₄三种离子液体,采用光谱在线技术检测反应中活性物种的种类和光谱谱峰相对强度的变化,研究了离子液体在气液等离子体甲烷转化反应中的作用机理。结果表明：向甲烷等离子体体系中引入离子液体可得到稳定的气液界面,并提高了甲烷转化率和C₂烃产物收率,C₆MIMCF₃COO和C₆MIMBF₄有助于提高C₂烃选择性,而C₆MIMHSO₄则导致C₂烃选择性下降。在气液等离子体甲烷放电体系中检测到了C,C₂,C₃,CH,H等活性物种的发射光谱,与未引入离子液体时相比大多数活性物种的谱线强度均有增加。核磁共振研究表明反应后离子液体C₆MIMBF₄结构稳定,可认为离子液体作为液体导电介质提高了等离子体放电强度,促进等离子体区气相反应过程,同时离子液体在气液表面反应过程起催化作用。     

Morphology and Wettability of [Bmim][PF6] Ionic Liquid on HOPG Substrate

We investigate the morphology and wettability of [Bmira][PF6] ionic liquid （IL） on a highly oriented pyrolitic graphite （HOPG） substrate using atomic force microscopy. Thin films, nanometer-sized droplets, and ＂drop-onlayer＂ structures of the IL are found on the substrate. Films with a thickness of up to 2nm （about 4 IL layers） show the solid-like behavior. In contrast, a dewetting phenomenon is observed for thicker IL films, indicating that the IL films retain liquid properties. The contact angle of a buck IL droplet on the HOPG is measured to be about 35°. The wettability of the bulk IL droplet on the HOPG is found to be quite different from that of IL films. These results indicate that the IL molecules can be organized into various micro-morphologies when they are confined to a solid substrate and show characteristic behavior at nanometer scales.     

光诱导噻吨酮与二苯胺间电子转移反应的溶剂化效应

利用纳秒激光闪光光解技术研究了噻吨酮(TX)和二苯胺(DPA)的光化学反应．在355 nm光激发下,TX的基电子态跃迁至第一激发态进而通过系间窜越生成三重态³TX^*. 在乙腈/水混合溶剂中,³TX^*与DPA反应体系的瞬态吸收光谱呈现出四个谱峰,分别对应³TX^*、TXH^·、TX^·-和DPA^·+的吸收. 随着溶剂极性的增大,这些吸收峰均发生红移. 结合动力学测量,³TX^*与DPA的反应机理被证实为电子转移伴随质子转移过程. ³TX^*与DPA反应的猝灭速率常数随溶剂极性的增大而缓慢减小,9.7×10⁹ L/(mol·s)(纯乙腈)、8.7×10⁹ L/(mol·s)(乙腈:水=9:1)、8.0×10⁹ L/(mol·s)(乙腈:水=4:1)和7.5×10⁹ L/(mol·s)(乙腈:水=1:1). 质子溶剂-水在此反应中的作用不明显,溶剂的极性对³TX^*与DPA电子转移速率的影响不大,表明³TX^*的³nπ^*和³ππ^*三重态吸引DPA中电子的能力相仿.     

聚噻吩在离子液体中的电化学合成研究

在 1 丁基 3 甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体 (BMIM)PF6 中直接电化学合成制备了聚噻吩膜 .通过红外光谱 (FT IR)和扫描电子显微镜 (SEM)对聚噻吩膜的结构和形貌进行了表征 .利用紫外可见光谱 (UV Vis)、循环伏安法 (CV)和四探针法研究了聚噻吩膜的电子和电化学特性 .研究结果表明 ,在电位 1.7～ 1.9V(相对于Ag/AgCl) ,在(BMIM)PF6 中可以制备均匀的聚噻吩膜 ,其中 ,离子液体 (BMIM)PF6 既作为溶剂又作支持电解质 ;在离子液体中制备的聚噻吩膜具有良好的稳定性和充放电能力 ,聚噻吩膜的电导率在 0 .0 1～ 0 .1S/cm .     

In situ solidification of ionic liquid [EMIM][EtOSO3] from melt under high pressure

In situ solidification of 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate [EMIM][EtOSO₃] from melt under high pressure has been investigated by using Raman spectroscopy. The results indicate that [EMIM][EtOSO₃] might experience a phase transition at about 2.4 GPa upon compression, which could be identified as solidification to a superpressurized glass by pressure broadening of the sharp ruby R₁ fluorescence line. Upon cooling, it solidifies as a glassy state rather than crystallizes at low temperature down to 93 K. These facts are suggestive of a phase transition of liquid to a superpressurized glass induced by compression in [EMIM][EtOSO₃], which is similar to the glassy state at low temperature.