TiCl_4在离子液体[emim]BF_4及[bmim]PF_6中的电化学性能

在[emim]BF4离子液体中Pt片电极上通过恒电位电沉积制备出金属Ti。采用液/液连续萃取方法对亲水性离子液体[emim]BF4进行提纯,高纯水多次洗涤方法对疏水性离子液体[bmim]PF6进行提纯。在[emim]BF4和[bmim]PF6两种离子液体中研究了Ti Cl4的循环伏安,在含有Ti Cl4的[emim]BF4离子液体中,研究了Pt片电极上的恒电位电沉积。结果表明,连续萃取方法提纯[emim]BF4及高纯水多次洗涤[bmim]PF6,可使两种离子液体纯度分别达到实验要求;在离子液体[emim]BF4中,在Pt片电极上,在-1.8 V(vs Pt)下电解2 h,沉积物中的Ti含量达82.8%。     

TiCl_4在离子液体[emim]BF_4及[bmim]PF_6中的电化学性能

在[emim]BF4离子液体中Pt片电极上通过恒电位电沉积制备出金属Ti。采用液/液连续萃取方法对亲水性离子液体[emim]BF4进行提纯,高纯水多次洗涤方法对疏水性离子液体[bmim]PF6进行提纯。在[emim]BF4和[bmim]PF6两种离子液体中研究了Ti Cl4的循环伏安,在含有Ti Cl4的[emim]BF4离子液体中,研究了Pt片电极上的恒电位电沉积。结果表明,连续萃取方法提纯[emim]BF4及高纯水多次洗涤[bmim]PF6,可使两种离子液体纯度分别达到实验要求;在离子液体[emim]BF4中,在Pt片电极上,在-1.8 V(vs Pt)下电解2 h,沉积物中的Ti含量达82.8%。     

[BMIM]HSO4/Al2O3催化剂的制备及其在甘油脱水反应中的应用

采用两步法合成离子液体[BMIM]HSO4,并采用浸渍法制备了[BMIM]HSO4/Al2O3固载型离子液体催化剂,用TG-DTG、BET、SEM等方法对催化剂进行表征。在常压连续流动的固定床反应器中,考察甘油制备丙烯醛的工艺条件,重点考察了反应温度、离子液体的负载量、体积空速对反应的影响及催化剂的稳定性。结果表明,较优条件为：当催化剂为[BMIM]HSO4/Al2O3,负载量为40%、反应温度为300℃、体积空速为6 h-1时,丙烯醛的选择性可达90.22%,甘油的转化率为100%,且催化剂在使用100 h后仍保持75%的收率。     

[emim]BF4离子液体催化酯化反应研究

研究了环境友好的[emim]BF4离子液体催化亚油酸等高碳脂肪酸与无水乙醇酯化反应,考察了亚油酸与乙醇的摩尔比、反应温度、离子液体用量等条件对亚油酸酯化反应结果的影响,优化了反应的工艺条件.适宜的反应条件为n(乙醇)n(亚油酸)=41,回流反应温度,[emim]BF4用量为反应物质量的42%.结果表明[emim]BF4离子液体对亚油酸等脂肪酸的酯化反应显示了优异的催化活性,亚油酸酯化率最高可达94%.反应产物与离子液体易于分离,离子液体循环使用5次以上,酯化率没有明显降低.     

烷基咪唑类室温离子液体的合成及其溶解性能研究

考察了6种烷基咪唑氟硼酸盐室温离子液体的溶解性能,并通过量子化学计算阐明该离子液体的溶解性、电导率与其分子结构之间的关系.结果表明[R1R2Im]+[BF4]-和油品中的脂肪族烃类组分不互溶,但对部分含硫含氮组分均有一定的溶解度,同时还能溶解具有Lewis酸性的盐类,如杂多酸.[R1R2Im]+[BF4]-的阴离子相同时,N-烷基咪唑阳离子的体积越小,对应的离子液体的电导率越大,对杂多酸络合物的溶解度越大.     

离子液体-水体系的相平衡

通过对1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][PF4])离子液体 水体系相平衡及NaCl、NaBF4和氯化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]Cl)对离子液体 水体系相平衡的影响进行了研究,结果表明: 离子液体[bmim][BF4] H2O二元体系具有典型的最高上临界溶解温度(UCST)行为,其最高上临界温度为5.3℃左右,临界组成为50%(水的质量分数); NaCl和NaBF4降低 [bmim][BF4] H2O体系的混溶性,而[bmim]Cl增加该体系的混溶性.由此得到一种简单定性地判断离子液体[bmim][BF4]中可能存在的杂质种类和水平的方法,并利用此结果可设计纯化该离子液体的绿色工艺.     

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。     

CO_2-[emim][Tf_2N]的汽液相平衡实验研究

针对氨系、水系等传统吸收式制冷工质对存在腐蚀性强、制冷量小的缺点,自行设计搭建用于测量CO_2-[emim][Tf_2N]汽液相平衡的实验台,在温度范围263. 15～358. 15 K、压力范围0. 17～2. 45 MPa条件下,测定了CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的相平衡数据。结果表明,CO_2在离子液体[emim][Tf_2N]中的溶解度可达到0. 535,为CO_2-[emim][Tf_2N]在吸收式制冷系统中的应用奠定了基础数据。     

离子液体对气体的溶解性研究进展

概述了不同离子液体对CO2,O2,SO2,CH4等以及烯烃和烷烃气体的溶解性。文献资料分析表明,气体在离子液体中的溶解性差别很大,离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。大部分气体在离子液体中的亨利系数随温度的升高而增大。气体在[bmim][PF6]中的溶解度比在[bmim][BF4]中的稍大。低温时[bmim][PF4]离子液体对CO2气体的吸收效果较好;[hmim][Tf2N]离子液体对SO2气体的吸收较好。在将离子液体用于气体吸收时可优先考虑Tf2N^-阴离子和具有较长侧链的眯唑型离子液体。     

离子液体对气体的溶解性研究进展

概述了不同离子液体对CO2,O2,SO2,CH4等以及烯烃和烷烃气体的溶解性。文献资料分析表明,气体在离子液体中的溶解性差别很大,离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。大部分气体在离子液体中的亨利系数随温度的升高而增大。气体在[bmim][PF6]中的溶解度比在[bmim][BF4]中的稍大。低温时[bmim][PF4]离子液体对CO2气体的吸收效果较好;[hmim][Tf2N]离子液体对SO2气体的吸收较好。在将离子液体用于气体吸收时可优先考虑Tf2N^-阴离子和具有较长侧链的咪唑型离子液体。     

在NH3-C3H8混合气氛下通过还原-氮化γ-Al2O3合成制备AlN纳米粉

以NH3和C3H8作为反应气体,通过还原-氮化γ-Al2O3可合成制得AlN纳米粉。我们已经通过分析确认:通过NH3和C3H8的混合气流,在1100℃～1400℃保温120min的条件下通过气相还原-氮化γ-Al2O3制得的合成产物中确实存在AlN相,而且在1100℃保温120min后合成制得的产物中还包含未反应的γ-Al2O3。Al核磁共振的图谱显示:产物中的Al-N键随反应温度的提高而增强:[AlO4]四面体比[AlO6]八面体的谐振先削弱,这表明γ-Al2O3中的[AlO4]四面体比[AlO6]八面体更易氮化,基于这一点,可在低温条件下从γ-Al2O3中直接制得AlN纳米粒子。通过气相还原-氮化γ-Al2O3制得AlN纳米粒子的原因是:一方面因为反应温度足够低限制了晶粒生长;另一方面也因为γ-Al2O3只含有[AlO6]一种配位体,而γ-Al2O3则包含两种配位多面体结构即[AlO4]和[AlO6]。     

超声波辅助法合成离子液体[C2OHmim]BF4及其双水相体系的研究

采用超声波辅助法合成了N-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C2OHmim]BF4),产率达57.69%,并建立了[C2OHmim]BF4和无机盐形成的离子液体双水相体系。结果表明,盐的种类和浓度对体系的形成影响很大,(NH4)2SO4能与[C2OHmim]BF4水溶液形成双水相体系。在2 mL[C2OHmim]BF4与3 mL水的混合溶液中加入0.750 0 g(NH4)2SO4后,能形成稳定的双水相且相比达0.923,接近于1;在pH=6～9时,溶液酸度对体系相比的影响较小;在不同温度下体系的热稳定性较好,受温度影响不大;离子液体可再利用。     

反应条件对Fe/γ-Al2O3催化剂去除苯酚废水COD的影响

利用等体积浸渍法制备了一系列Fe/γ-Al2O3催化剂。在温度为30℃时考察了催化剂中Fe含量对苯酚模拟废水COD去除率的影响,发现Fe0.01/γ-Al2O3具有较高的催化活性。研究了苯酚废水的初始pH,反应温度,是否添加H2O2以及是否通入空气时Fe0.01/γ-Al2O3催化剂的性能。结果表明,在反应初始pH为3,温度为30℃,加入100μL H2O2并通入空气的条件下,反应1 h后,苯酚废水COD的去除率最高,约为65%。给出了苯酚在催化剂表面的降解反应模型。     

水溶液沉淀法制备超细球形α-Al2O3

以硫酸铝、氯化铝和尿素作为原料,在90℃条件下利用化学沉淀法制备了α-Al2O3粉末,探讨了活性剂PEG和NaCl的含量对颗粒形貌、尺寸和团聚情况的影响。利用XRD、SEM和TG/DSC对样品进行表征,结果表明:聚乙二醇(PEG)可以提高粉体的分散性,由TG曲线可知前躯体为无定形的AlOOH.0.25H2O,PEG的吸附效率为13.2%。前躯体在600℃和800℃煅烧2 h得到无形定的Al2O3和γ-Al2O3,1000℃即转变为α-Al2O3并伴随Na2SO4的特征峰,1200℃完全转变为α-Al2O3。加入一定量的NaCl能防止α-Al2O3粉末在1000℃高温煅烧时的团聚,[NaCl]=0.05 mol/L时能获得0.5μm的分散较好的球形α-Al2O3颗粒;当[NaCl]=0.1 mol/L时能获得大量纳米尺寸的球形α-Al2O3颗粒;当[NaCl]≥0.15 mol/L时,α-Al2O3颗粒团聚严重。     

煅烧α-Al（OH）3和K2SO4混合粉末制备片晶α-Al2O3的研究

片晶α-Al2O3是一种重要的陶瓷材料,在低温下制备尺寸可控的片晶α-Al2O3具有重要的意义。通过机械球磨α-Al(OH)3和K2SO4混合粉末,然后在900℃下煅烧混合粉末,制备了片晶α-Al2O3。研究了球磨转速和混合粉末中K/Al物质的量比对所得产物晶体结构及形貌的影响。结果表明,高球磨转速能有效促进γ-Al2O3向α-Al2O3的相变过程,并导致片晶α-Al2O3的平均直径减小;K/Al物质的量比对γ-Al2O3的相变过程有很大影响。研究发现,K2SO4能够有效促进γ-Al2O3向α-Al2O3的相变;片晶α-Al2O3的生成和液相的K3Al(SO4)3有关。     

离子液体双水相体系[Bmim]BF4/（NH4）2SO4形成因素的研究

建立了亲水性离子液体四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]BF4)和(NH4)2SO4形成的双水相体系。研究了盐及盐的浓度、离子液体的浓度和溶液酸度对该体系的影响。结果表明,(NH4)2SO4和NaH2PO4都能与[Bmim]BF4形成好的双水相体系,盐的种类和浓度对体系的形成影响很大;在pH=5～9时,溶液酸度对体系的相比影响较小;使用后的离子液体经过简单处理后可重复使用。     

VOD精炼渣对Al2O3的溶解

通过测定旋转的Al2O3棒在CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD精炼渣中的溶解速率模拟研究精炼渣吸收Al2O3夹杂物的速率,考察了各因素对其溶解速率的影响.结果表明,该溶解过程的限制性环节为Al2O3向精炼渣基体的传质,Al2O3溶解速率随着旋转角速度的提高而增大,1600℃下,精炼渣碱度为4,Al2O3含量25%时,随着Al2O3棒的旋转角速度由100r/min增大到200r/min,其溶解速率由19.2×10-3g/(cm2.min)增大到29.2×10-3g/(cm2.min).1600℃时,当精炼渣碱度由3增加到5,Al2O3溶解速率由30.7×10-3g/(cm2.min)下降到9.4×10-3g/(cm2.min).升高温度、降低精炼渣碱度,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力.1600℃下精炼渣碱度为4时,Al2O3含量从15%增加到35%,Al2O3溶解速率从36×10-3g/(cm2.min)下降到25.8×10-3g/(cm2.min).实验得出Al2O3溶解过程的表观活化能,精炼渣中Al2O3含量越高,Al2O3溶解过程的表观活化能越大.     

离子液体在合成碳酸丙烯酯中的应用

首次将离子液体引入1,2-丙二醇（PG）与二氧化碳合成碳酸丙烯酯（PC）的反应体系中。以离子液体[emim]Br-Fe-Cl3为催化剂,所用的酸性、中性和碱性离子液体[emim]Br-FeCl3均有活性,其中以中性[emim]Br-FeCl3离子液体活性最高,得到PG转化率为35.5%,PC的收率和选择性分别为23.7%和66.8%。以离子液体[bmim]BF4替代乙腈作溶剂,得到PG转化率为19.9%,PC收率为11.5%,选择性为57.8%。     

超临界流体沉积制备[Emim][BF4]支撑型离子液体膜及其气体分离性能

为了进一步提高支撑型离子液体膜的制备效率及其CO2气体分离性能,将离子液体[Emim][BF4]以超临界流体沉积法负载到非对称的Al2O3支撑体内,制备了一系列支撑型离子液体膜,分别测定了CO2和N2两种纯气体在其中的渗透率,探究了制备参数(沉积时间、离子液体加入量和共溶剂加入量)对膜性能的影响规律。结果表明,基于[Emim][BF4]制备支撑型离子液体膜时,制备效率高且成品性能好。在最佳制备条件(沉积时间1 h、离子液体加入量1.875 mg/mL和共溶剂加入量11.25vol%)下所制得的支撑型离子液体膜的离子液体的负载量为2.6 mg/g,CO2和N2的渗透率分别为6.4和0.14 GPU,CO2/N2选择性为45.3。该支撑型离子液体膜既接近[Emim][BF4]的理论选择性上限,又达到了Robeson上限,同时具有良好的CO2气体渗透率和CO2/N2选择性。通过对比基于其他三种离子液体的支撑型离子液体膜的制备工艺和成品性能,发现在超临界流体沉积法中,用表面张力更大的离子液体并提高其在超临界流体中的浓度有利于大幅提升制备效率,其中离子液体浓度主要由其种类、加入量和共溶剂加入量等因素决定。选用低黏度和高CO2/N2溶解选择性的离子液体有利于提升支撑型离子液体膜的气体分离性能。     

间苯二甲酸在[Emim]BF4-H2O溶液中的溶解度及介稳区

研究采用动态法测定了间苯二甲酸在离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,[Emim]BF4)-水二元混合溶剂中的溶解度曲线和超溶解度曲线,并且采用经验方程、理想溶液模型及λh方程对溶解度数据进行了关联,经验方程和λh方程的关联结果较好。实验结果表明,间苯二甲酸在[Emim]BF4-H2O体系中的溶解度均随温度的升高而增大,且随二元混合溶剂中1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)含量的增加而增大。测得的超溶解度曲线与溶解度曲线基本平行,介稳区宽度均随温度的增加而变窄。