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随着科学技术的发展,化学为人类创造了巨大的物质财富,同时也给人类带来了危难,传统化学反应及相关化学工业是当今世界严重污染的主要来源。1991年,美国化学会提出了“绿色化学”,即利用化学原理、技术和方法减少有害的原料、催化剂、溶剂、产物、副产物等的使用和产生,从源头上减少和消除污染。离子液体作为一种新型的绿色溶剂和功能材料,因其具有低挥发性、不可燃、较宽的液态温度范围、较高的热稳定性、可调的溶解性以及优良的电化学性质等特性,己被成功地应用于有机合成、电化学、分离提取及材料科学等领域。随着离子液体理论研究的深入及应用技术的飞速发展,根据特定需求来设计和开发更多新型的并具有特殊功能的离子液体材料变得越来越有意义。 论文主要内容包括以下几个方面: (1)报告了离子液体的研究进展,对离子液体定义、历史发展、特点、合成、应用及国内外离子液体的研究现状进行了综述,其中对离子液体在分离分析领域的应用作了详细介绍。对近20年在Web of Science(SCI/ISTP&ISSHP)上发表的离子液体相关文章进行了调查,阐释了课题的实际研究意义。 (2)以甲基咪唑为原料,采用传统的两步合成法合成了一系列的咪唑类离子液体并对反应条件进行了优化。根据SVOCs(Semi Volatile Organic Compounds)代表性目标化合物2,2’,4,4’-四溴联苯醚、氯氰菊酯、邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯的结构设计合成了带有特殊官能团的四种新型选择性咪唑类离子液体(即[CH2COOMeMIM]Br、[CH2COOMeMIM]PF6、[CH2C6H4(p-COOMe)MIM]Br、[CH2C6H4(p-COOMe)MIM]PF6),对所合成的离子液体进行了纯化,并对其合成机理进行了探讨。 (3)通过紫外、红外、质谱及核磁四大光谱对所合成的离子液体结构进行表征和分析,确定离子液体的组成、结构。对两种新型的溴盐咪唑离子液体进行了元素分析,结果测得C、H、N含量与理论值相符。 (4)对新合成的选择性离子液体的溶解性、热稳定性、熔点、导电性等物理化学性质进行了探索研究。结果发现离子液体的溶解性并不单纯的与溶剂极性相关,还与其阴阳离子本身的性质相关。离子液体的热稳定性主要决定于其结构中碳、氢与杂原子间键合力的强弱,其阴离子往往对分解温度具有决定性的影响。通过不同的阴阳离子组合可以调节离子液体的溶解性,改变离子液体的热稳定性,从而满足某种特定需求。咪唑盐阳离子的大小、对称性、不同碳级数的取代基以及取代基链长的改变都会影响离子液体的熔点。温度、溶剂、浓度对离子液体电导率均有一定影响。实验结果表明电导率与温度呈正相关,随温度的升高而增大,不同溶剂中电导率不同,离子液体电导率随浓度有先增大后减小的变化。