磷酸二氢铵水溶液构型能和径向分布函数的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟对不同温度下磷酸二氢铵水溶液的构型能和径向分布函数进行了研究．磷酸二氢根被看作七节点模型,铵离子被看作五节点模型,而水分子则被看作简单点电荷模型．在饱和温度 附近,体系局域粒子数密度有波动．373?400 K的溶液势能增长缓慢表明磷酸二氢铵部分分解．磷酸二氢根中的氧原子与铵离子中氢原子的径向分布函数在三种不同温度下呈现明显不同,表明溶液中平均氢键数目随温度的变化明显改变．温度对磷酸二氢根中的氢原子和氧原子的结合有一定的影响,而在饱和溶液中有更多的生长基元产生．     

ATR-IR分析氢氧化钠对水及离子液体/水体系氢键作用的影响

利用衰减全反射红外光谱（ATR-IR）分析NaOH对水及1-乙基-3-甲基咪唑醋酸酯离子液体水溶液（EmimAc/水）氢键网络的影响,研究结果表明,NaOH的加入会影响水分子的氢键对称性和类型,对称性氢键谱带Ⅰ（3 218 cm-1）和Ⅱ（3 375 cm-1）随着NaOH浓度的提高而降低。NaOH使水溶液氢键发生极化,产生连续吸收带,连续吸收带随着NaOH浓度的提高而增强。水对EmimAc的阳离子和阴离子均有影响。水分子的OH和EmimAc的COO-产生强的相互作用,在3 400~3 200 cm-1产生宽的吸收谱带;而水分子的质子和COO-作用使得C═O吸收谱带红移。水的加入使得EmimAc指纹区的谱带蓝移或吸收强度下降,表明水可以破坏EmimAc原有的氢键网络,形成“阴离子…HOH…阴离子”团簇,减弱了离子液体阴、阳离子之间的相互作用。NaOH替代水与EmimAc混合,ATR-IR谱图的变化并不显著,主要表现在谱带的吸收强度上。与EmimAc/水相比,EmimAc/NaOH水溶液的ATR-IR谱的吸收强度更高,表明NaOH水溶液对EmimAc氢键网络的破坏不如水显著。由此可见,可利用EmimAc/NaOH体系降低离子液体体系黏度,并且降低离子液体使用成本,对木质纤维原料预处理有一定的指导意义。     

胍盐离子液体捕获CO2温室气体的机理 (cited: 1)

通过量子力学与分子动力学对胍盐离子液体的模拟表明,胍阳离子与氯负离子之间存在较强的相互作用,其相互作用能约为-109.216 kcal/mol．从能量与几何分布可见,两种空间分布方式中最稳定构象为Middle作用模式．径向分布函数也验证了这一结论．CO₂含量的不断增加并没有对离子液体的结构产生影响,而是被离子液体的空腔捕获．     

采用分子动力学方法研究氯化钠水溶液的微观结构

溶液的微观结构对溶液的宏观性质具有决定性影响,团簇的存在和溶液不均性的认知是该领域研究的重要进展之一,也是关注的热点.为了考察溶液的微观结构,本文采用分子动力学方法对浓度适中的氯化钠水溶液进行了模拟,获得了各原子(离子)间的径向分布函数和溶液的瞬态图像.通过对比分析Na~+-Cl~-和Cl~--Na~+的径向分布函数,并结合已有研究结果,表明该径向分布函数上第三峰也来源于离子对,发现氯化钠水溶液存在着第三种离子对;上述径向分布函数上的三个峰分别与直接接触离子对、部分间隔离子对和完全间隔离子对相对应,并给出了这三种离子对的瞬态图像.三个时刻下系统瞬态图像的分析结果表明,溶液中存在水分子连续分布的区域和由离子与水分子共同构成的离子团簇.各瞬态图像中水分子连续分布的最大区域的平均尺寸至少为1.43 nm,溶液中部分间隔离子对的比例最大,约为0.68.在同时考虑直接接触离子对和部分间隔离子对时,三个时刻中最大团簇尺度的平均值为1.44 nm,该值约为部分间隔离子对最概然尺寸的3倍;团簇尺寸随团簇中离子数的增加而增大,在团簇中离子数较大时,满足无规行走(自由连接链)模型的结果.这些说明氯化钠水溶...     

Molecular Dynamics Study on Microstructure of Potassium Dihydrogen Phosphates Solution

用分子动力学模拟方法研究了不同温度下磷酸二氢钾(KDP)水溶液的内能和微结构. 水分子被看作简单点电荷模型,磷酸二氢根被看作七节点模型. 另外系统地研究了溶液的内能和径向分布函数. 在饱和温度附近,局域粒子数密度有很大的波动;饱和溶液的比热要比不饱和溶液的比热高表明溶液在低于饱和温度的过程中经历了结晶过程;水中的氧原子跟磷酸二氢根中的氢原子的径向分布函数表明二者之间形成很强的氢键结构;在KDP水溶液中,钾阳离子跟磷酸二氢根中的氧原子有很强的相互作用,并且在饱和溶液中形成的离子对数量更多.     

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。     

离子液体增塑二醋酸纤维素的红外及二维相关红外光谱研究

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF_6)为增塑剂,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和二维相关光谱分析技术,研究BMIMPF_6增塑二醋酸纤维素(CDA)体系在室温(25℃)以及升温过程(35～210℃)中CDA与离子液体的相互作用,为离子液体增塑CDA熔融加工提供理论指导。结果表明,温度25℃时,增塑体系中CDA形成氢键的羟基、乙酰基基团、 BMIMPF_6中阴离子以及咪唑环上C—H相较于未增塑前均出现特征峰位置偏移或强度变弱的情况,且随着增塑剂含量增加,变化程度加剧,证实离子液体与CDA发生了相互作用,这种相互作用存在于离子液体咪唑环上活泼氢与CDA乙酰基、咪唑环上活泼氢与CDA骨架C—O以及阴离子与CDA乙酰基之间,有助于破坏和削弱CDA中原有氢键网络结构。在升温过程中,未增塑CDA形成氢键的羟基吸收峰呈现强度变小、高频偏移的规律,并一直存续于整个升温过程,乙酰基基团相应特征峰维持稳定的状态,而增塑后CDA中羟基吸收峰变化程度较之于增塑前明显加剧,且温度高于180℃后羟基完全消失,乙酰基中C=O, C—O以及骨架上C—O对应吸收峰变形、强度大幅度减小,说明增塑后CDA热稳定性下降,对热的抵抗力更弱。进一步对增塑CDA在35～170℃之间的二维红外相关技术分析表明,升温过程中增塑CDA体系经历离子液体咪唑环上孤立活泼氢和CDA中自由羰基先发生相互作用,随后离子液体阴阳离子解除相互作用, CDA中原本缔结氢键的乙酰基相应基团因氢键受热被破坏而释放出自由羰基、酯基C—O和甲基,并与离子液体阴阳离子形成了相互作用的过程,此后CDA骨架上的C—O也参与到与离子液体的相互作用中。CDA乙酰基与BMIMPF_6阴阳离子相互作用比CDA原有氢键作用结合力和离子液体阴阳离子之间的相互作用更强,并随着温度升高进一步加强。     

氯铝酸离子液体酸性的红外光谱探针和量子化学研究

文章采用吡啶探针红外光谱、吡啶递增吸附实验研究和量子化学理论计算相结合的方法深入研究了氯铝酸离子液体的酸性及氯铝酸离子液体Lewis酸位Al₂Cl-₇与吡啶吸附之间的相互作用机理。通过实验和理论计算研究发现,Al₂Cl-₇,AlCl-₄阴离子具有吸电性,能够吸引吡啶环上的孤对电子产生吸附作用,具有Lewis酸性,它们分别呈现吡啶探针红外光谱Lewis酸特征峰;通过红外光谱特征峰峰位、键长及电荷分布分析表明Al₂Cl-₇的酸性强于AlCl-₄;氯铝酸离子液体Lewis酸位Al₂Cl-₇与吡啶吸附的机理为：当吡啶含量小时,仅存在Py-Al₂Cl-₇吸附;当吡啶量增加到一定程度时,Py-Al₂Cl-₇配位络合物中的AlCl-₄容易与吡啶发生吸附解离为Py-AlCl-₄配位络合物和Py-AlCl₃配位络合物,导致离子液体吡啶递增吸附红外特征峰发生变化。     

离子液体液滴在加热平板上的铺展特性研究

采用FLIR红外热像仪对离子液体及其水溶液液滴撞击加热平板后的表面温度分布进行研究,分析了液滴铺展直径随平板加热温度及加热时间的变化规律。结果表明:随着液滴与平板加热时间的增加,液滴表面温度分布均由凹状分布变化至均匀分布;随着平板温度的增加,液滴表面温度增加。随着加热时间的增加,水液滴直径缓慢减小,并在某一时刻急剧降低;而对于60wt%离子液体液滴及纯离子液体液滴,液滴直径反而缓慢增加并趋于稳定。随着加热温度的增加,水液滴直径急剧降低的时刻点前移,对于60wt%离子液体溶液液滴,液滴直径变化规律不明显,而对于纯离子液体液滴,液滴直径逐渐增加。     

温稠密物质中不同价态离子分布对X-射线弹性散射光谱计算的影响

在天体物理和惯性约束聚变研究中涉及到的温稠密物质通常包含多种元素的混合,并且每种元素还被电离成多种离子价态,不同价态离子结构及其丰度将直接影响温稠密物质的诊断及其物理性质.同时,从电子结构计算出发来研究宏观物理性质时,还需要考虑温度、密度效应对离子结构的影响.本文从不同价态离子的电子结构计算出发,采用考虑了离子间相互作用的Saha方程获得了稠密环境下的离子丰度,并使用超网链(hypernetted-chain)近似对铝、金以及碳-氢混合物的径向分布函数进行了计算,结合离子周围电子的密度分布,最后获得X-射线汤姆逊散射的弹性散射谱.在X-射线散射谱计算中,计算了温稠密物质中同时存在不同离子价态时的电子结构和径向分布函数,发现在相同的等离子体环境下不同价态离子的径向分布函数和电子结构差别较大.这将对依赖于微观统计过程的物理性质,比如散射光谱,将产生较大的影响.     

温度对吡啶离子液体性质影响的分子动力学模拟研究

运用分子动力学模拟方法研究了温度对三种吡啶离子液体[BPy][BF_4]、[HPy][BF_4]、[OPy][BF_4]热力学性质的影响,得到了每个体系的密度、自扩散系数、电导率和黏度等.研究结果表明:随着温度升高,同一种离子液体的密度减小,阴阳离子的自扩散系数明显增大,电导率升高,而黏度降低.在同一温度下,随着阳离子上烷基链的增长,离子液体的密度减小,但热力学性质的变化规律并不完全同步.烷基链长最短的[BPy][BF_4]的自扩散系数和电导率在每个温度下均为最大,而黏度最小;但烷基碳链更长的[OPy][BF_4]和[HPy][BF_4]的各种性质相差不大,甚至当温度大于323 K时,烷基链较长的[OPy][BF_4]的自扩散系数比[HPy][BF_4]的大.     

温度对吡啶离子液体性质影响的分子动力学模拟研究

运用分子动力学模拟方法研究了温度对三种吡啶离子液体[BPy][BF4]、[HPy][BF4]、[OPy][BF4]热力学性质的影响, 得到了每个体系的密度、自扩散系数、电导率和黏度等. 研究结果表明: 随着温度升高, 同一种离子液体的密度减小, 阴阳离子的自扩散系数明显增大, 电导率升高, 而黏度降低. 在同一温度下, 随着阳离子上烷基链的增长, 离子液体的密度减小, 但热力学性质的变化规律并不完全同步. 烷基链长最短的[BPy][BF4]的自扩散系数和电导率在每个温度下均为最大, 而黏度最小; 但烷基碳链更长的[OPy][BF4]和[HPy][BF4]的各种性质相差不大,甚至当温度大于323K时, 烷基链较长的[OPy][BF4]的自扩散系数比[HPy][BF4]的大.     

芘在离子液体及常规溶剂中的激光闪光光解研究

利用纳秒级时间分辨激光光解装置,以Nd:YAG激光器三倍频后的355 nm激光作为激发光源,研究了芘在常规溶剂乙腈、丙酮、环己烷、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸离子液体([Bmim][PF6])、N-丁基吡啶四氟硼酸离子液体([BuPy][BF4])以及三乙基庚基铵双三氟甲磺酰亚胺(R4NNTf2)的瞬态光解行为,比较...     

The study on interactions between 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium chloride and benzene/pyridine /pyrrole/thiophene

The density functional theory was used to investigate the interactions between 1‐ethyl‐3‐methylimidazolium chloride ([EMIM]Cl) and benzene/pyridine/pyrrole/thiophene. The complexes formed between [EMIM]Cl and benzene/pyridine/pyrrole/thiophene were optimized at the ωB97XD/6‐31++G** level, and the optimized complexes were further analyzed by natural bond orbital, atoms in molecules, and noncovalent interaction. The calculated results show that the interaction energy between ionic liquid and benzene/pyridine/pyrrole/thiophene is in the order pyrrole > pyridine > thiophene > benzene. The major interactions between ionic liquid and benzene/pyridine/pyrrole/thiophene are hydrogen bonding and π‐π interaction, accompanied by C···H, N···H, H···H, and S···H weak interactions. Both cation and anion of ionic liquid are involved in interactions with aromatic compounds.     

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.     

离子液体热分解机理的原位变温多核核磁共振研究

利用原位变温核磁共振氢谱（¹H NMR）、核磁共振氟谱（¹⁹F NMR）和核磁共振磷谱（³¹P NMR）等NMR技术研究特定温度下离子液体的热分解机理．在温度低至80℃时,1-丁基-3-甲基咪唑阳离子（C₄mim⁺）和六氟磷酸根阴离子（PF₅-）组成的离子液体[C₄mim][PF₅]呈现1个缓慢但明显的分解过程．无水[C₄mim][PF₅]在温度高于80℃时开始分解,生成少量的五氟化磷（PF₅）和氟化氢（HF）,氟化氢中的氢原子来自于1-丁基-3-甲基咪唑环2位上的氢原子．在丢掉这个氢原子后,阳离子成环形成一个卡宾,并与PF₅形成卡宾/PF₅复合物．定量NMR分析显示在分解反应达到平衡状态时,自由态PF₅和卡宾/PF₅复合物的比例为7∶3．     

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的量子化学研究

采用量子化学的从头算(abinitio)和密度泛函(DFT)方法,在6311++G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在气相模型下的离子对结构.经振动分析得到了离子对的红外谱,并利用自然键轨道(NBO)分析了阴阳离子与离子对的电荷布居差异.计算结果表明,离子对中存在氢键等弱相互作用.运用Counterpoise方法消除基组重叠误差,得到阴阳离子间的相互作用能为346.78kJ/mol.     

Probing the adsorption of methylimidazole at ionic liquids/Cu electrode interface by surface‐enhanced Raman scattering spectroscopy

Two kinds of room‐temperature ionic liquids, 1‐butyl‐3‐methylimidazolium bromide ([BMIM]Br) and 1‐butyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroboride ([BMIM]BF₄), were used as solvent, and the adsorption of the ionic liquids themselves and of N‐methylimidazole (NMIM) were investigated by electrochemical surface‐enhanced Raman scattering (SERS) over a wide potential window. The results revealed that the cation of ionic liquid adsorbed onto Cu surface with different configurations in different potential ranges. When the potential was changed from the negative to the positive range, the orientation underwent a change from flat to vertical, and the onset potential for the orientation change was dependent on the types of anion of the ionic liquid. The ionic liquid in bulk solution exhibited a remarkable effect on the adsorption of NMIM. The electrode surface structure changed from adsorbing the ionic liquid at the negative potential to coadsorbing the ionic liquid and NMIM at relative positive potential for the [BMIM]BF₄ liquids, and formed films of NMIM at extremely positive potential. Due to the strong specific adsorption of Br⁻, the coadsorption of ionic liquid and NMIM was not observed in the system [BMIM]Br. By simulating the electrode surroundings, two surface complexes [Cu(NMIM)₄Br]Br·H₂O and [Cu(NMIM)₄](BF₄)₂ were synthesized by the electrochemical method in the corresponding ionic liquids for modeling the surface coordination chemistry of NMIM. The surface coordination configuration of NMIM and ionic liquids is proposed. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Theoretical investigation of imidazolium based ionic liquid/alcohol mixture: a molecular dynamic simulation

In this work, molecular dynamic simulation of the mixture of imidazolium based ionic liquids with alcohols is implemented in order to investigate mixing excess properties and some structural and physical properties of the mixture. Excess volumes and enthalpies are evaluated for 11 different mole fractions of ionic liquids at each 0.1, in the range of 0 to 1. Radial distribution function, cohesive energy density, potential of mean force, solvation energy, and diffusion coefficient are reported and analysed. The effects of the cationic alkyl chain length, in comparison with changes of the anions, on these properties are reported. Results reveal that the methanol molecule participates with its hydrophilic characteristics in the mixing process and tends to aggregate around anion part of the ionic liquids, especially in the case of Cl.     

离子液体[BMIM][BF_4]水溶液比热容及热工特性分析

离子液体在化工和能源领域应用研究中,其比热及热工特性尤为重要,然而目前相关的比热数据较缺乏.研究主要对离子液体[BMIM][BF4]及其水溶液的比热容进行了测定.测试系统采用耐驰DSC204HP低温高压差热仪,测试精度较高且稳定可靠.实验测试的温度范围为273.15K~423.15K,测试的离子液体摩尔浓度分别为1.0...