离子液体是一种在室温或接近于室温下呈液态的有机熔融盐。离子液体凭借着其多种引入注目的特异性能,在许多领域都展现出了广泛的应用价值。在这些潜在的应用领域中,离子液体常常被运用于一些多相界面和纳米受限环境中,例如电沉积、非均相催化、界面润滑以及纳米合成等。离子液体在这些复杂体系中的离子排布和动力学行为往往与其本体性质存在着巨大差异。同时,这些体系结构的复杂性和不均匀性又使得通过实验手段研究其中离子液体的性质遇到了许多技术障碍。本文采用分子动力学模拟的手段,重点研究了离子液体在固液和汽液界面上形成的有序层状结构,探究了温度以及阴阳离子结构对于离子液体界面结构和动力学性质的具体影响。同时,进一步研究了离子液体在纳米孔道中的有序结构和相转变行为,深入分析了纳米孔道中离子液体有序结构的形成原因和固液相转变机理。　　 笔者利用分子动力学模拟研究了不同温度条件下,三种咪唑基离子液体[Bmim][C1]、[Bmim][PF6]和[Bmim][Tf6N]各自在石墨表面上的微观结构和扩散行为。三种离子液体在石墨表面均能形成多层规则的有序层,模拟数据表明越靠近石墨表面的有序结构对温度的变化越不敏感,这可能是由于离子液体固有的缓慢活动性和离子与基板间强烈的作用势所导致的。笔者发现由于受到基板的束缚作用,在紧邻基板的有序层中阴阳离子的扩散行为呈现明显的不均匀性,研究结果表明尽管层中离子的表面扩散和法向扩散存在很大差异,但它们都很好地符合阿仑尼乌斯方程。同时,通过计算还发现了三种离子液体的扩散能垒具有随着阴离子尺寸的减小而增大的变化规律。这很可能是由于阴离子的粒子尺寸和表面电荷密度决定着有序层中离子的堆积结构,从而直接影响了离子的扩散能垒。　　 笔者同时还研究了一系列具有不同长度支链的离子液体[Cnmim][PF6](n=1,4,8和12)在固液以及汽液界面上的微观结构和阳离子取向性。在石墨固体表面,这些离子液体也都分别形成了三至四层有序层状结构。同时,模拟数据表明有序结构对于温度变化也不敏感。在汽液界面上,丁基咪唑离子液体形成了有序的单层结构,而具有更长支链的两种离子液体则形成了非极性基团在两侧、极性基团在中间的双层结构。通过进一步分析还发现在具有长支链的离子液体中,烷基支链倾向于相互聚集、相互平行取向,同时,其所连接咪唑环则会紧密地堆积在一起。笔者还发现无论是有序层中还是类本体区域内,烷基支链的扩散能力总是远高于极性基团。不过,随着支链的延长,阳离子的表面电荷密度逐渐下降而烷基间范德华作用势增强,最终导致这种扩散能力的差异减小。　　 笔者首次利用分子动力学模拟的手段,研究了[Bmim][PF6]离子液体在纳米孔道中形成的有序晶体结构和固液相转变过程。离子液体可在纳米孔道中形成有序的皮芯双层结构。模拟数据显示此结构具有远程的晶体有序性,而受限离子的势能变化趋势表明当体系温度升至500K之后,此结构开始逐渐熔化。通过进一步分析笔者发现当受限离子从凝固态开始熔化时,阴阳离子间的平均氢键数量开始直线下降,这一变化直接导致了孔道内离子堆积结构的急剧变化,从而引起了阴阳离子扩散能力的迅速攀升。　　 本文研究了温度和阴阳离子结构对于离子液体界面性质的具体影响,以及离子液体在纳米孔道中奇特的相转变行为。本文的研究结果提供了诸多关于离子液体在界面和纳米受限空间内微观性质方面的重要信息,为离子液体在多相复杂体系中的实际应用提供了有益的参考。