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离子液体即在室温或室温附近温度下呈液态的完全由离子构成的物质,又称为室温离子液体、室温熔融盐等,它一般是由带相反电荷的、非对称性的庞大的有机阳离子和较小的阴离子松散地构成的。改变阴阳离子的不同组合,可以设计出众多不同的离子液体,因此离子液体又称为“可设计溶剂”,一直被广大化学家作为研究的目标。作为一种新型材料,离子液体具有蒸汽压低、不挥发、熔点低、稳定性高、具有良好的导电性以及很强的溶解能力等特殊的物理化学性能,是一类对环境友好的反应介质和催化剂,广泛应用于有机化学、材料化学、电化学、高分子化学、分析化学以及分离纯化技术等众多领域,并且在能源、环境、生命科学等领域也展现出良好的应用前景。由于离子液体特殊的性质,人们认为它是一种潜在的清洁溶剂。
近年来,离子液体受到越来越多不同领域的学者的广泛关注和深入研究,而烷基咪唑类离子液体的合成就是研究的焦点之一。以合成和发展环境友好的离子液体为目标,本论文包括以下内容:
第一章简要介绍了离子液体的发展历程,组成及物理化学特性,综述了其主要合成方法和表征方法,同时介绍了离子液体应用范围和发展前景。在此基础上提出了本课题的研究目的和意义。
第二章是本论文的实验部分:制备了两种烷基咪唑类离子液体的中间体,分别为:1-丁基-3-甲基咪唑碳酸甲酯盐([n—BMIM][OCO2Me])和1,2-二甲基-3-乙基咪唑碳酸乙酯盐([EMMIM][OCO2Et])。再以上述两种中间体与四氟硼酸和六氟磷酸反应合成了以四氟硼酸根或者六氟磷酸根为阴离子的离子液体,分别为:[n-BMIM]BF4、[n-BMIM]PF6、[EMMIM]BF4和[EMMIM]PF6。
第三章是对两种离子液体的中间体和四种离子液体进行结构和性质表征。产物经FT-IR、1H-NMR、MS分析法确证,并通过DSC、TG分析法对上述物质进行了熔点和热稳定性的性质测定,实验表明阳离子为[n-BMIM]+的三种离子液体均只有玻璃化温度,而没有结晶温度和熔点。[EMMIM]BF4的热稳定性最好,分解温度高达436.5℃。
第四章总结了本文的实验内容,展望了离子液体更高效的合成方法。