乙烯基咪唑类聚离子液体介孔结构的调变及性能

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聚离子液体(PILs)将离子液体(IL)的特性与聚合物的性质相结合,是离子液体和聚合物交叉领域的新研究方向。使用PILs替代IL的优势在于提高材料的稳定性,改善机械加工性能,耐用性以及离子液体的空间可控性。介孔聚离子液体(MPILs),具有较大的比表面积和特定的孔结构,能够加快界面处能量和物质的传输,进一步拓展了PILs的应用。随着相关研究的进展,设计有效调节聚离子液体孔结构的方法以及研究其应用有着重要意义。聚合物制备中的溶剂、引发剂等因素对于聚合物的孔结构有着直接和重要的影响,不同的溶剂可以产生不同的孔结构。通过调节溶剂来调节聚离子液体介孔结构在催化、吸附领域有着重要的科学意义和应用价值。鉴于此,本论文选用不同的溶剂,用于MPILs的孔径调节和最终产物的组成调变,并研究MPILs的CO2吸附、催化性能,最后进一步拓展聚离子液体在热敏材料方面的应用。主要结果如下:  (1)以5种带有不同长度烷基链的咪唑类离子液体为单体,DVB(二乙烯基苯)为交联剂,选用实验室常见的有机溶剂以及混合溶剂为聚合介质,通过调变溶剂种类及组成,考察其对于聚离子液体孔结构和化学组成的影响。结果表明,在乙醇/乙酸乙酯/水混合溶剂体系中,咪唑类离子液体烷基链长度为6时,得到样品的比表面积最大(512 m2/g),其N含量和比表面积均随着乙酸乙酯用量增多(乙醇用量相应减少)而增大,引发剂加入量越多,比表面积越小,N含量越大。单体比例为1∶1时,所得样品比表面积最大,表明IL在聚合过程中有着特定作用。这为介孔聚离子液体的合成及孔结构、化学组成的调变提供了一种简便有效的合成方法。  (2)将制备的MPILs用于CO2的吸附,并且测试其重复吸附能力,结果表明,CO2吸附量与MPILs的比表面积和N含量成正比关系,同时,经过5次吸附脱附循环之后,其最大吸附量仍为样品第一次最大吸附量的97%,这说明所制备的MPILs有着良好的可逆吸附-脱附能力。然后将所得的介孔聚离子液体离子交换,使其具有OH-阴离子,作为介孔聚离子液体型催化剂,最后合成出基于乙烯基咪唑聚离子液体的热敏材料,将这两者用于Knoevenagel反应,详细考察其催化性能。结果表明,介孔聚离子液体型催化剂在Knoevenagel反应中取得良好的催化效果,底物苯甲醛和氰乙酸乙酯转化率随着催化剂加入量增加而提高,并随反应温度升高而提高,但60℃之后不再提高。最后合成出基于乙烯基咪唑聚离子液体的热敏材料离子并进行交换,交换之后在无水甲醇溶液中仍然具有热敏性,在-5℃析出固体,高于-5℃时溶于溶液,在Knoevenagel反应中形成催化剂多相-均相可逆转换的过程。
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