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室温离子液体的研究是近年来研究的热门课题之一。由于绿色化学的兴起所带来的历史性机遇及产业结构调整对传统材料和生产过程提出的挑战,使离子液体的研究迅速崛起并已在化学合成、催化、生物化学、萃取分离、材料制备等诸多领域展示出了广阔的应用前景。但是,关于离子液体在分子溶剂中的簇集行为研究甚少。对于室温离子液体的簇集行为研究,有助于对离子液体在许多方面表现出的特性做出合理的解释,从而为离子液体的分子设计和进一步应用提供理论依据。作为国家自然科学基金资助课题(No20573034)的一部分,本文的主要研究内容如下:
1.在298.15K用DDS-307型数字电导率仪测定了[C<,4>mim][PF<,6>]和[C<,4>mim][BF<,4>]在水+乙醇等七种混合溶剂中的电导率,计算了这些离子液体在混合溶剂中的极限摩尔电导率和离子缔合常数。实验结果表明,离子液体在混合溶剂中存在显著的缔合,它们的缔合程度与溶剂的介电常数密切相关。
2.在298.15K利用Anton Parr DMA 60/602型数字密度计和DDS-307型数字电导率仪在低浓度范围内测定了[C<,n>mim]Br(n=8,10,12)+水体系的密度和电导,计算了离子液体在水中的标准偏摩尔体积、极限摩尔电导率和离子缔合常数。研究表明,咪唑环上的烷基链愈长,离子液体的极限摩尔电导率就愈小,其缔合能力就愈强。
3.在较宽的浓度范围内测定了[C<,n>mim]Br(n=6,8,10,12)+水和[C<,4>mim][BF<,4>]+水体系的密度和电导,利用胶束化假相模型计算了离子液体在水中的临界聚集浓度以及聚集过程的物理化学量。同时,利用荧光探针技术测定了[C<,n>mim]Br(n=8,10,12)在水中的聚集数。实验结果表明,[C<,4>mim][BF<,4>]和[C<,6>mim]Br在水中发生聚集,[C<,n>mim]Br(n=8,10,12)形成胶束。因此可以通过裁剪阳离子烷基链的长度来调控离子液体的聚集行为。离子液体的聚集主要是烷基链.离子诱导和烃-烃相互作用驱动的。
4.在298.15K测定了[C<,8>mim]Cl+水和[C<,8>mim][NO<,3>]+水体系的密度和电导,利用胶束化假相模型,计算了离子液体的临界聚集浓度以及聚集过程的物理化学量,结合[C<,8>mim]Br+水体系的数据,分析了阴离子的性质对离子液体在水中聚集的影响。