1-辛基-3-甲基咪唑离子液体作为可循环溶剂萃取/去除水中二价汞研究

本研究采用1-辛基-3-甲基咪唑离子液体([C₈MIM]PF₆)建立了水中Hg²⁺的循环去除方法. 首先使用[C₈MIM]PF₆萃取水中Hg²⁺, 随后通过甲酸的还原反应, 去除萃取到[C₈MIM]PF₆中的Hg²⁺, 进而实现[C₈MIM]PF₆的回收与循环使用. 本研究优化了萃取与还原去除条件, 考察了最佳条件下[C₈MIM]PF₆的循环使用能力. 结果表明, 50 mL水中加入1 mL[C₈MIM]PF₆同时加入0.2 mL 1-甲基咪唑, 50 ℃、220 r/min震荡2 h, 对Hg²⁺的萃取效率接近100%. 随后在离子液体中加入4 mL, 40%甲酸溶液, 50 ℃下220 r/min震荡30 min, 可以将[C₈MIM]PF₆中60%～70%的Hg²⁺还原去除. 采用这一方式对水中Hg²⁺进行循环萃取, 在9次萃取中,[C₈MIM]PF₆对Hg²⁺的去除效率保持在83%～98%. 因此, 本方法不仅实现[C₈MIM]PF₆对水中Hg²⁺的去除, 同时实现了[C₈MIM]PF₆的回收与循环使用, 避免了[C₈MIM]PF₆过度使用所带来的环境问题.     

离子液体1-仲丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的微波辅助合成、晶体结构及热稳定性

以具有支链结构的溴代仲丁烷作为烷基化试剂, 在微波辐射下采用两步法合成了1-仲丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([s-bmim][PF₆])离子液体. 在配比为V(水)∶V(乙醇)∶V(甲苯)=0.16∶2.84∶7的混合溶剂体系中, 培养出晶型完整的长约11 mm的离子液体大单晶体. 通过单晶体X衍射研究了[s-bmim][PF₆]的晶体结构. [s-bmim][PF₆]属于三斜立方晶系, 空间群为P2(1)/m, 晶胞参数为a=0.9042(4) nm, b=0.8213(3) nm, c=0.9775(4) nm, γ=116.618°(6), Z=2, V=64.909(4) nm³, D_c=1.454 g/cm³, μ=0.265 mm^-1, F(000)=292. 在[s-bmim][PF₆]晶体结构中, 阴阳离子间的离子键仍然是主要的, 同时还存在氢键和阳离子-阳离子间的非键斥力作用. 研究结果表明, [s-bmim][PF₆]的支化烷基结构对其晶体有效堆积、熔点、液程范围以及热分解温度等性质具有重要影响.     

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.     

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.     

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-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐和水组成的混合电解液中三价铬电沉积铬的研究

本文在[BMIM]OAc-H₂O电解液中研究了Cr³⁺的电沉积反应. 经循环伏安研究表明,Cr³⁺的还原属于受扩散控制的分步还原过程, 即Cr³⁺ + e →Cr²⁺和Cr²⁺ + 2e → Cr⁰. 在40℃下通过Rendle-Sevcik方程计算得到Cr³⁺的扩散系数为1.2×10^-8 cm²/s. 采用计时电流法探讨了Cr的三维瞬时成核机理. 对沉积的铬镀层进行了XRD、SEM表征, 结果表明经600℃氩气保护下煅烧后的镀层由Cr和Cr₂O₃纳米球状颗粒聚集而成, 其平均粒径为0.48μm. 对40℃,-3.0V条件下所得镀层进行EDX检测,发现Cr与O的能级峰十分明显,其中Cr的质量分数为83.8%. 通过在[BMIM]OAc、[BMIM]BF₄和[BMIM]PF₆三种离子液体体系中电镀得到的Cr镀层质量的比较, 表明OAc-的确有利于Cr的电沉积.     

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.     

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。     

室温离子液体对氨基苯磺酸的萃取性能

系统研究了[C₄mim][PF₆], [C₆mim][PF₆], [C₆mim][BF₄]和[C₈mim][BF₄]室温离子液体对间氨基苯磺酸、对氨基苯磺酸稀水溶液的萃取平衡. 实验结果表明: 萃取温度和相体积比的变化对分配比影响不大; 水相pH值对萃取平衡有较大的影响, 氨基苯磺酸在离子液体/水体系中的分配比在pH＝4.2时达到最大值; 水相中CaCl₂或Na₂SO₄的存在能较大幅度地提高氨基苯磺酸的分配比; 离子液体的阴离子的性质对分配比有显著的影响, 阴离子为[BF₄]^－的离子液体对氨基苯磺酸的萃取能力大于阴离子为[PF₆]^－的离子液体; 咪唑环上烷基链的长度也对萃取效果有一定的影响. 在所研究的离子液体中, [C₆mim][BF₄]和[C₈mim][BF₄]对氨基苯磺酸有较好的萃取性能, 且萃取相中的氨基苯磺酸可回收利用, 离子液体也可循环使用.     

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.     

咪唑类离子液体用作电解质对燃料电池性能的影响

为优化改善燃料电池的整体性能,在自由电解质燃料电池中,考察了五种咪唑类离子液体用作燃料电池电解质时对燃料电池性能的影响。结果表明,以氢气为燃料时,在相同电流密度下,电路电压和输出功率从高到低依次为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 > 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 > 氢氧化钠溶液 >> 氯化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 溴化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐;以甲烷为燃料时,相同电流密度下,电路电压和输出功率从高到低则依次为溴化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐 > 氯化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 氢氧化钠溶液> 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 > 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。以[Bmim]BF₄为氢气燃料电池电解质时,温度升高和离子液体中水含量增加,均会使燃料电池的性能减弱。     

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。     

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.     

The co-stacking of a planar metal complex and a novel 1,3-dithiole: The synthesis and crystal structure of [Pt(mnt)(CNMe)2]·(NC)2C2S2

The reaction of [NBu₄ⁿ]2Cu(mnt)₂] with [Pt(CNMe)₄][PF₆]₂ gives [Pt(mnt)(CNMe)₂]·(NC)₂C₂S₂CNMe, an X-ray study of which reveals co-stacking of neutral planar metal and organic molecules.     

Synthesis and crystal structure of a dinitrogen ruthenium(II) macrocyclic tertiary amine complex

Treatment of trans-[Ru^III(16-TMC)Cl₂]Cl (16-TMC = 1,5,9,13-tetramethyl-1,5,9,13-tetraazacyclohexadecane) with zinc metal in aqueous solution under nitrogen resulted in the formation of trans-[Ru^II(16-TMC)(N₂)Cl]PF₆ (1) which has been characterized by X-ray crystal analysis. The Ru---N₂ and N---N bond distances in 1 are 1.921(6) and 1.005(10) Å, respectively.     

Intervalence electron transfer through a thiolate bridge ligand: a Fe–S–R–Fe mixed valence complex

The reaction of Cp(dppe)FeI with the ligands 2,2′- and 4,4′-dithiobispyridine (S₂(Py)₂) give the mononuclear or binuclear complexes of the type [Cp(dppe)Fe-S₂(Py)₂]PF₆, [Cp(dppe)Fe---SPy]PF₆ or [{Cp(dppe)Fe}₂-μ-SPy](PF₆)₂ depending on the reaction condition. Reaction of Cp(dppe)FeI with dithiobispyridines in presence of TlPF₆ as halide abstractor and using CH₂Cl₂ as a solvent gives the complexes [Cp(dppe)Fe-4,4′-S₂(Py)₂)₂]PF₆ (1) and [CpFe(dppe)-2,2′-S₂(Py)₂]PF₆ (2) whereas the same reaction using CH₃OH as a solvent and NH₄PF₆ as the halide abstractor leads to the formation of the Fe^III–thiolate complex [Cp(dppe)Fe-2,2′-SPy]PF₆ (3) and the mixed-valence complex [Cp(dppe)Fe^III-μSPy-Fe^II(dppe)Cp](PF₆)₂ (4). Magnetic and ESR measurements are in agreement with one unpaired electron delocalized between them. Mössbauer data indicate clearly the presence of two different iron sites, each one of the N-bonded and S-bonded iron atoms, with intermediate oxidation state Fe^II---Fe^III. An electron transfer intervalence absorption was observed for this complex at 780 nm (in CH₂Cl₂). By applying the Hush theory the intervalence parameters were obtained; =0.028, H_ab=361 cm⁻¹ which indicate Class II Robin–Day. Estimation of the rate electron transfer affords a value k_th=6.5×10⁶ s⁻¹. Solvent effect on the intervalence transition follow the Hush prediction for high dielectric constants solvents which permit the evaluation of the outer and inner-sphere reorganizational parameters, which were analyzed and discussed. The electronic interaction parameters compare well with those found for electron transfer in metalloproteins.     

Das perfluortriazinium-kation als oxidationsmittel in der metallorganischen synthese—ein neuer weg zur darstellung von [Cp2MCl2](M = Mo

The oxidation of Cp₂MCl₂ (M= Mo, W) with perfluortriazinium tetrafluoroborate, [(FCN)₃F]⁺[BF₄]⁻, in the presence of a flouride ion acceptor (BF₃ or PF₅) in SO₂ solution yielded the cationic metallocene complexes [Cp₂MCl ₂]²⁺[BF₄]⁻ or [C_p2MCl₂] ²⁺[BF₄]⁻[PF₆]⁻ (M = Mo, W), respectively. In these reactions, for the first time the perfluortriazinium cation has proved to be easy to handle and a useful oxidizer in organometallic chemistry. The oxidizer strength of three fluorotriazinium cations, [(XCN)₃F]⁺ (X = F, Cl, H), has been computed ab initio (HF/6 − 31 + G) and calibrated on literature data which were obtained by local density functional calculations. It was anchored to its F⁺ zero point by an experimental value for KrF⁺. ab]Die Oxidation von Cp²MCl₂ mit (M = MO, W) Perfluortriaziniumtetrafluoroborat, [(FCN)₃F]⁺[BF₄]⁻, in Anwesenheit eines Fluoridionenakzeptors (BF₃ oder PF₅) führte in SO₂-Lösung zur Bildung der kationischen Metallocen-Komplexe [Cp₂MCl₂₊]²⁺[BF₄]₂⁻ bzw. [Cp₂MCl₂]²⁺[BF₄]⁻ [PF₆]⁻ (M = Mo, W). In diesen Reaktionen konnte erstmals gezeigt werden, daß Perfluortriazinium-Kationen einfach zu handhabende und nützliche Oxidationsmittel im Bereich der metallorganischen Synthese darstellen. Das (Mdationsvermögen von drei Fluorotriazinium-Kationen, [(XCN)₃F]⁺(X = F, Cl, H), wurde ab initio berechnet (HF/6 − 31 + G) und mit Hilfe von Literaturdaten, die mittels local density functional-Berechnungen erhalten und am experimentellen Wert von KrF ⁺ bezüglich des F⁺ Nullpunktes verankert wurden, kalibriert.     

A STUDY OF THE REDOX CHARACTERISTICS OF THE TERNARY CLATHRATE COMPOUND Mo[S2CN(C2H5)2]4}+{FeCl4}-C6H5CH2SSCH2C6H5

The redox characteristics of the ternary clathrate compound {Mo[S₂CN(C₂H₅)₂]₄}⁺{C₆H₅CH₂SSCH₂C₆H₅}^-was studied by electrochemical measurement and quantum-chemical calculations.The cyclic voltammogram of this ternary clathrate compound in 0.1M KClO₄-DMF with a platinum electride had 2.pairs of redox peak.Both the electrochemical parameters derived from the voltammogram and the results of EHMO calculations indicate that the pair of redox peak at relatively positive potentials corresponds to the redox reaction of Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ) which is irreversible in nature,while the pair of redox peak at more negative potentials corresponds to the redox reaction of Mo(Ⅴ)/ Mo(Ⅱ) which is semi-reversible.The calculations from experiment measurements are fairly agreement with the theoretical calculations.     

Mo-Fe-S三元包合物氧化还原特性的研究

本文结合电化学测量和量子化学计算对Mo-Fe-S三元包合物的氧化还原特性进行了研究。用铂电极测得的该包合物在0.1MKClO₄-DMF溶液中的循环伏安图显现出两对氧化-还原峰,由此得到的电化学参数与EHMO计算结果都表明,电位较正的一对峰相应于Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)的氧化还原,反应不可逆。电位较负的一对峰相应于Mo(Ⅴ)/Mo(Ⅳ)的氧化还原反应半可逆。     

Temperature-dependent structural changes of[Bmim]FeCl4 magnetic ionic liquid characterized by an in-situ X-ray absorption fine structure

The temperature-dependent structural changes in 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoride([Bmim]FeCl4)magnetic ionic liquid(MIL)were investigated by using in-situ X-ray absorption fine structure(XAFS)combined with Raman spectroscopy and DFT calculations.XAFS re sults revealed that the coordination number and bond length of Fe-Cl in the anion of[Bmim]FeCl4 MIL decreased with increments in temperature.These results directly reflected the dissociation of tetrahedral structure[FeCl4]^-,and the formation of bridge-chain[Fe2 Cl5]^+,and[FeCl2]^+species in the anion of[Bmim]FeCl4 MIL.These behaviors indicated that[FeCl4]^-dissociation was endothermic,and was promoted by increased temperature.The results obtained through XAFS were in agreement with those obtained through Raman spectroscopy and DFT calculations.