离子液体型表面活性剂研究

以1-甲基咪唑为原料, 制备了6个常规离子液体: 1-正丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[bmim][BF₄]及[bmim][PF₆])、1-正己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[hmim][BF₄]及[hmim][PF₆])、1-正十六烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[C₁₆mim][BF₄]及[C₁₆mim][PF₆])和4个功能化离子液体: 1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[2-hemim][BF₄]及[2-hemim][PF₆])、1-乙氧羰基甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐及六氟磷酸盐(简称[eocmmim][BF₄]及[eocmmim][PF₆]). 研究了这两类离子液体的一些物理性能, 旨在挖掘离子液体在香料香精化妆品工业中的应用价值. 分别检测了它们与一般溶剂的互溶性, 并测定了它们的表面张力和发泡性能, 实验结果表明, 仅[C₁₆mim][BF₄]和[C₁₆mim][PF₆]具有发泡性能, 发泡力分别为68和120 mm.     

二苯并噻吩及其氧化物与离子液体相互作用的理论研究

采用密度泛函理论方法比较了DBT/DBTO₂和[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-的相互作用。对最稳定的[BMIM]⁺[PF₆]^-、[BMIM]⁺[PF₆]^--DBT、[BMIM]⁺[PF₆]^--DBTO₂、[BMIM]⁺[BF₄]^-、[BMIM]⁺[BF₄]^--DBT、[BMIM]⁺[BF₄]^--DBTO₂进行了NBO和AIM分析。结果表明,DBT和[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-中的咪唑环彼此相互平行,NBO和AIM分析表明它们之间发生了π-π相互作用。H1'和H9'形成的F…H氢键有利于π-π堆积作用的形成。DBTO₂倾向于趋近C2-H2和甲基基团形成O…H相互作用;DBTO₂优先吸附在[BMIM]⁺[PF₆]^-/[BMIM]⁺[BF₄]^-。在模拟油中,[BMIM]⁺[PF₆]^-和[BMIM]⁺[BF₄]^-离子液体对DBTO₂的萃取能力大于DBT,其原因是可能是DBTO₂具有较大的极性和O…H与F…H的氢键作用。     

反气相色谱法测定有机溶剂在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐中的热力学参数

在343.15~373.15 K温度范围内,采用反气相色谱法(IGC)测试了18种有机溶剂在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF₆)中的热力学参数。在测试温度范围内计算了有机溶剂与[BMIM]PF₆之间的摩尔吸收焓、质量分数活度系数、Flory-Huggins相互作用参数、偏摩尔混合焓和无限稀释活度系数等热力学参数。结果表明,所选的有机溶剂中,正构烷烃、环己烷、四氢呋喃、乙醚和四氯化碳为[BMIM]PF₆的不良溶剂。 相比之下,苯、甲苯、间二甲苯、二氯甲烷、丙酮、氯仿、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙醇和甲醇是[BMIM]PF₆的良溶剂。     

热致相分离法高效制备压电聚偏氟乙烯膜

以环保溶剂乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为稀释剂，绿色无毒的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM][PF₆])为添加剂，采用热致相分离(TIPS)法制备聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜，通过扫描电子显微镜观察不同添加剂含量PVDF膜的微观形貌；通过超滤杯对PVDF膜的纯水通量进行了测试；使用拉力计对PVDF膜的机械性能进行了表征；通过红外光谱和X-射线衍射研究了添加剂对PVDF膜晶型结构的影响。结果表明：加入1.0%[BMIM][PF₆]时，PVDF的晶型变为β- 晶型。     

离子液体中聚(3-溴噻吩)的电化学合成和电色效应研究

以1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体[BMIM]PF₆既作为溶剂又作为支持电介质, 通过恒电流、循环伏安等方法制备聚(3-溴噻吩)(PBrT)膜. 采用红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对PBrT膜的结构和形貌进行表征, 用热重和差热分析法(TG-DTA)研究聚合膜的热稳定性, 并利用紫外-可见光谱(UV-Vis)、计时电流和计时吸收曲线研究该聚合膜电化学和电致变色的特性. 研究结果表明, 与传统方法比较, 在离子液体[BMIM]PF₆中制备的PBrT膜更致密、光滑, 具有良好的氧化还原可逆性和充放电能力, 电活性高, 热稳定性好. 以该方法制备的PBrT膜颜色变化明显, 响应时间快(0.5 s), 同时由于离子液体具有电位窗宽、导电率高、可循环利用等优点, 因此在电化学聚合等方面具有良好的应用前景.     

离子液体对木瓜蛋白酶催化特性的影响

研究了以1-丁基-3-甲基咪唑、四乙基铵及N-乙基吡啶为阳离子, 配以多种阴离子(H₂PO₄^-, ClO₄^-, HSO₄^-, CH₃COO^-, Cl^-, Br^-, NO₃^-, SCN^-, BF₄^-, PF₆^-)的离子液体对木瓜蛋白酶催化N-苯甲酰-L-精氨酸乙酯(BAEE)水解的活性及热稳定性的影响. 通过分析含离子液体体系中木瓜蛋白酶的水解活性和热力学失活参数, 发现该酶活性及稳定性与离子液体的Kosmotropicity性质无关. 因此, 离子的Hofmeister效应并不适合解释离子液体对木瓜蛋白酶催化特性的影响规律. 当以BF₄^-为阴离子, 改变阳离子结构时, 仅[BMIm][BF₄]可提高酶活性, 其它含官能团的咪唑类离子液体则降低酶活性, 但大部分离子液体明显提高木瓜蛋白酶的热稳定性. 在所研究的离子液体中, 基于PF₆^-或BF₄^-阴离子的离子液体可提高木瓜蛋白酶的活性及其热稳定性. 在含[BMIm][PF₆]介质中, 木瓜蛋白酶的水解活性最高; 在含[HOEtMIm][BF₄]介质中其热稳定性最好.     

1-烷基-3-甲基咪唑系列室温离子液体表面张力的研究

合成了系列1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C_2～7mim]BF₄)及六氟磷酸盐([C_4～7mim]PF₆)室温离子液体, 并通过核磁氢谱、红外光谱、质谱等手段对其进行了结构表征; 采用Wilhelmy白金板法, 在293～338 K范围内测定了离子液体的表面张力, 测试结果显示, 同类离子液体表面张力γ随温度的升高而线性下降, 同种离子液体的表面张力呈现出较宽的变化范围, 如293 K下, 表面张力值从[C₂mim]BF₄的50.4 mJ/m²到[C₇mim]BF₄的36.1 mJ/m². 最后对离子液体的表面性能进行了讨论.     

离子液体[bmim][PF6]与[moemim][PF6]结构微不均匀性以及微粘度的光谱探测

室温离子液体由于其极低的蒸汽压、比较好的热稳定性和化学稳定性、良好的分子结构与性能的可设计性等优点,作为一种新型的环境友好溶剂在很多领域有着广泛的应用.对于离子液体的微观结构和微观性能的研究是设计新型离子液体以及扩展离子液体应用的关键.本文通过荧光探针分子香豆素153(C153)的转动动力学和对微观环境敏感的荧光探针分子1, 3-二(1-芘基)丙烷(BPP)的稳态荧光光谱,探测和表征了烷基取代的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF₆])和与其具有相似结构的醚键官能化的离子液体1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([moemim][PF₆])的微观结构和微粘度. C153探针分子在离子液体[bmim][PF₆]中的转动过程具有快、慢两个组分表明离子液体[bmim][PF₆]内部存在松散和紧密的两种结构微区;而C153探针分子在离子液体[moemim][PF₆]中的转动动力学只存在一种过程,说明醚键的引入使得[moemim][PF₆]内部趋于一种类型的微环境.通过C153探针分子的转动时间研究发现,醚键官能化的离子液体[moemim][PF₆]的微粘度小于烷基链取代的离子液体[bmim][PF₆],同时通过BPP探针分子的二聚体激基复合物(excimer)与单体(monomer)荧光发射强度的比值(I_E/I_M)研究也证明这一结果.醚键的引入使得离子液体[moemim][PF₆]相对于离子液体[bmim][PF₆],侧链的极性更大、柔顺性更好,同时醚键有可能作为氢键的受体与阳离子形成氢键从而削弱离子液体中阴、阳离子间的相互作用,使得离子液体[moemim][PF₆]的微观环境比离子液体[bmim][PF₆]更为均一,同时具有更小的微粘度.     

磁芯负载离子液体凝胶微球的制备、表征及在固定化细胞技术中的应用

选取具有良好生物相容性的壳聚糖(CS)包覆四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄/CS)作为磁响应材料, 制备了磁芯负载1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF₆)凝胶微球; 对Fe₃O₄/CS及磁芯负载离子液体凝胶微球的组成、 结构、 微观形貌和磁性能进行了表征; 将其应用于固定化细胞技术, 在产紫青霉细胞全细胞生物催化甘草酸(GL)合成单葡萄糖醛酸基甘草次酸(GAMG)体系中, 实现了对全细胞生物催化剂和离子液体的快速回收和重复利用. 实验结果表明, 壳聚糖成功包裹Fe₃O₄纳米粒子; Fe₃O₄/CS均匀分布在凝胶微球内部, 并显示出良好的磁性能; 与凝胶微球固定化细胞催化体系相比, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化细胞催化体系中GAMG的产率提高了13.8%; 重复利用实验结果表明, 磁芯负载[BMIM]PF₆凝胶微球固定化产紫青霉细胞在外加磁场的作用下, 易于快速回收, 并且循环再利用9次后相对活性仍保留59.2%.     

酸性功能化离子液体催化合成叶青素

以含磺酸基离子液体1-(4-磺酸基)丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([4-sulfbmim][BF₄])为酸性催化剂,由乙缩醛和苯甲醇合成了叶青素。 采用正交实验方法考察了合成条件的影响,固定反应温度为20 ℃条件下,确定优化合成条件为：n(苯甲醇)∶n(乙缩醛)=1∶8,反应时间60 min,催化剂用量为每摩尔苯甲醇4 g,产率为92.2%。 与H₂SO₄催化剂相比[4-sulfbmim][BF₄]的催化活性相对较弱,但综合效果优于H₂SO₄。 [4-sulfbmim][BF₄]循环使用6次,催化活性基本不变。     

含有三苯胺-三唑双极性单元的橙红光阳离子型铱(Ⅲ)配合物的合成及在LEDs中的应用

以2-萘基吡啶(npy)为主配体,N,N-二苯基-4-[4-苯基-5-(吡啶-2-基)-4H-1,2,4-三唑-3-基]苯胺(DPPTA)为辅助配体,合成了含有三苯胺-三唑双极性结构单元的橙红光阳离子型有机铱(Ⅲ)配合物[(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆.该配合物的热分解温度高达345℃,从20℃升温到100℃时,相对发光强度衰减28.0%,发光颜色稳定.其所含的双极性结构单元使其能有效地吸收Ga N芯片的蓝光(λ_em,max=455 nm),进而可被蓝光高效激发.以Ga N蓝光芯片作为激发光源,[(npy)₂Ir(DPPTA)]PF₆为下转换发光材料,可以制得橙红光LEDs;进一步与黄光材料Y₃Al₅O₁₂∶Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)联用,可以制得高效的中性白光和暖白光LEDs.     

1-丁基-3-甲基咪唑甲基磺酸盐水溶液中酚型木质素单体溶解的二维相关红外光谱分析北大核心CSCD

当离子液体(IL)水溶液—1-丁基-3-甲基咪唑甲基磺酸盐([C_(4)C_(1)im]CH_(3)SO_(3))的摩尔分数x_(IL)=0.20时,酚型木质素单体模型化合物2,6-二甲氧基苯酚(2,6-DMP)的溶解度最高。这一现象与木质素溶解规律相似。利用二维相关红外光谱(2D-IR)研究2,6-DMP在[C_(4)C_(1)im]CH_(3)SO_(3)水溶液中溶解过程,以帮助深入理解木质素在IL水溶液中溶解机制。以x_(IL)变量的2D-IR分析结果表明,x_(IL)=0.02~0.20条件下IL加入破坏水的弱氢键结构,IL阴阳离子以水合离子对形式存在,疏水性2,6-DMP与[C_(4)C_(1)im]+和CH_(3)SO_(3)−同时发生相互作用,促进2,6-DMP溶解;x_(IL)=0.20~1.0条件下,IL形成致密离子簇结构,不利于2,6-DMP与IL阴阳离子相互作用。以2,6-DMP摩尔分数(x_(DMP))为变量的分析结果表明,加入2,6-DMP对IL结构影响小,而对水的微观结构影响大。对于具有离子对结构的IL水溶液(x_(IL)=0.10),水优先与CH_(3)SO_(3)−作用;对于具有离子簇结构的IL水溶液(x_(IL)=0.60),水优先形成自缔合小水簇结构。IL水溶液微观结构影响IL-水与2,6-DMP之间相互作用和2,6-DMP溶解特性,同时2,6-DMP溶解也导致IL水溶液的微观结构变化。     

过渡金属-联咪唑-Dawson型钨磷酸盐杂化化合物的酶固定化性能

利用水热法和直接沉淀法, 设计合成了5例由过渡金属(TM)-联咪唑配阳离子与Dawson型钨磷酸阴离子构成的多金属氧酸盐(POM)基有机-无机杂化化合物[Ni(H₂biim)₃]₄[Ni(H₂biim)₂(P₂W₁₈O₆₂)₂]·2H₂O(1), [Co^III(H₂biim)₃]₂[P₂W₁₈O₆₂]·8H₂O(2), [Cu(H₂biim)₂]₃[P₂W₁₈O₆₂]·4H₂O(3), [Co^II(H₂biim)₃]₂H₂[P₂W₁₈O₆₂]·9H₂O(4)和 [Ni(H₂biim)₃]₃[P₂W₁₈O₆₂]·2H₂O(5); 并利用X射线单晶衍射分析(SC-XRD)、 红外光谱(IR)和热重-差热分析 (TG-DTA)等对其进行了表征. 化合物1~5作为载体用于固定辣根过氧化物酶(HRP)时, 显示出了较高的酶固定化能力. 另外, 利用圆二色光谱(CD)和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)等方法评价了固定化酶HRP/1~HRP/5的重复使用性、 储存稳定性和检测过氧化氢(H₂O₂)的性能. 由于该类POMs与HRP间存在强的相互作用, 利用简单的物理吸附法即可实现POMs对HRP的固载. POMs对酶的固定不但提高了HRP对使用及储存环境的耐受性, 同时也拓展了POMs在酶固定化领域的应用.     

分子模拟研究气体在室温离子液体中的溶解度

在作者先前建立的分子力场基础上, 采用Widom粒子插入法预测了CO₂、N₂、O₂、Ar及CH₄等5种气体在多种咪唑类离子液体中的溶解度, 包括2种侧链长度的阳离子和3种阴离子. 首先考察了256个离子对组成的体系中溶质分子插入次数对计算结果的影响, 在此基础上计算了不同温度下气体在1-丁基-3-甲基咪唑的四氟化硼盐([bmim][BF₄])和六氟化磷盐([bmim][PF₆])中的溶解度. 计算结果正确反映了CO₂气体溶解度的变化趋势, 在[bmim][BF₄]中溶解度的模拟结果与实验值符合很好, 且明显优于Pádua等的模拟结果；在[bmim][PF₆]中的溶解度较实验值偏高, 精度与文献模拟结果相当；并预测了较高温度下CO₂气体在[bmim][BF₄]和[bmim][PF₆]中的溶解度. 计算结果也正确地反映了5种气体在[bmim][PF₆]中溶解度实验值的相对大小. 另外考察了常温下几种气体在不同室温离子液体中的溶解度, 模拟结果表明气体在含有较长碳链和双-三氟甲基磺酰胺阴离子(Tf₂N^－)的离子液体中溶解度较大.     

γ-Radiation effect on ionic liquid [bmim][BF4]

The effect of γ radiation on 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([bmim][BF₄]) was investigated in detail. It was found that radiation induced an increase of UV absorption of the ionic liquid but no change in its glass transition point. Raman spectroscopy analysis indicates that the radiolysis of [bmim][BF₄] induces detectable destruction of alkyl-chain and scission of H-atoms of ring of imidizolium cation, and the relatively small changes of BF₄⁻ anion. Viscosities of irradiated [bmim][BF₄] samples were measured at different shear rates and temperatures, and compared with irradiated [bmim][PF₆] samples. The plots of shear stress against shear rate indicates that [bmim][BF₄] is a Newtonian fluid, no matter with irradiation. The viscosity of irradiated [bmim][BF₄] decreased with increasing of temperature and followed an Arrhenius equation. However, radiation caused no change in the viscosity of [bmim][BF₄], but a decrease in the viscosity of [bmim][PF₆] by up to 10%. We conclude that the radiation stability of [bmim][BF₄] is higher than [bmim][PF₆].     

Crystal Structures,Thermal Analysis and Electrochemical Behaviors of Functionalized Pyridinium Ionic Liquids Comprising One 1-Ethyl Acetate Group

Pyridinium ionic liquids(ILs, 1-ethyl acetate pyridinium hexfluorophosphate[EAPy][PF₆] and 1-ethyl acetate-3-methyl pyridinium hexfluorophosphate[EAMPy][PF₆]), were synthesized by a two-step process involving introduction of one ethyl acetate group and anion metathesis. Colorless single crystals of the two ILs were initially obtained using the solvent-evaporation method in mixed solvents. Single-crystal X-ray diffraction was used to determine the crystal structures.[EAPy][PF₆] crystallizes in the monoclinic space group C2/c with a=2.2748(16) nm, b=0.6204(4) nm, c=1.8552(12) nm and Z=8, whereas[EAMPy][PF₆] crystallizes in the orthorhombic space group P2₁2₁2₁ with a=0.7126(17) nm, b=1.2792(3) nm, c=1.5327(3) nm and Z=4. The structure of[EAPy][PF₆] contains double zigzag chains formed by alternately pairing large organic cations with the octahedral anions of[P1F₆]^- or[P2F₆]^-. The[P1F₆]^- and[P2F₆]^- anions occupy respectively two distinct crystallographic sites in crystal packing models. The structure of[EAMPy][PF₆] includes ladder-type chains constructed through pairing pyridinium cations with inorganic anions of[PF₆]^-. The[PF₆]^- anion in[EAMPy][PF₆] shows a distorted octahedron structure and is sandwiched by ethyl acetate groups in crystallographic stacking. This study reveals the influence of chemical mo-dification involving the methyl group(CH₃) onto crystallographic structure of pyridinium ILs. Thermal analysis indicates that the difficult crystallization of the two ILs is related to the low void filling of ion pairs in crystal structure, leading to relatively low melting point and evident supercooling during the cooling process. Additionally, the experimental results indicate that the two ILs have electrochemical activity. The ethyl acetate group also allows downward shifting of electrochemical windows to less negative positions and the ionic conductivities of the two ILs follow an Arrhenius-type behavior.     

基于乙硫基取代的三层酞菁铕二聚体修饰ITO电极构筑电化学多巴胺和尿酸传感器

通过在水平和垂直两个方向上来扩展酞菁配合物的共轭结构, 合成了三明治三层酞菁铕二聚体配合物[Pc(SC₂H₅)₈]₂Eu₂[BiPc(SC₂H₅)₁₂]Eu₂[Pc(SC₂H₅)₈]₂, 使用Quasi-Langmuir-Sh?fer(QLS)方法将配合物薄膜修饰在氧化铟锡导电玻璃(ITO)电极表面, 利用多种谱学手段对配合物分子在薄膜内的排列进行表征, 发现分子采取J聚集模式Edge-on排列在ITO电极表面, 该薄膜具有良好的半导体性质, 导电率高达8.86×10^-5 S/cm. 将配合物薄膜修饰的ITO电极成功应用于多巴胺(DA)和尿酸(UA)的电化学灵敏检测, 最低检测限分别达到1.35和1.64 μmol/L, 灵敏度分别达到110和186.5 mA·μL·mol^-1 ·cm^-2.     

聚离子液体催化碳酸乙烯酯与甲醇的酯交换反应

通过N-乙烯基咪唑鎓离子液体、 丙烯酸钠(NaAA)和交联剂二乙烯基苯(DVB)或1-乙烯基-3-三乙二醇基咪唑溴盐{[(EG)₃-DVIm]Br₂)}自由基聚合合成了一系列含羧酸根的聚离子液体. 将所合成的聚离子液体用于催化甲醇与碳酸乙烯酯(EC)酯交换反应制备碳酸二甲酯(DMC). 研究结果表明, 在甲醇和EC混合溶剂中具有最大溶胀度的聚离子液体催化剂poly[VOIm-AA-DVIm]活性最高. 在优化反应条件[120 ℃, 6 h, 1.0%(摩尔分数)催化剂用量, n(甲醇)/n(EC)=10∶1]下, DMC收率为76.6%, 选择性为90.1%, 达到了与均相催化剂1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMIm]OAc)相当的活性.