烷基铵盐-氯铝酸类离子液体的物理性质

研究了由短链烷基铵盐与无水AlCl3合成的烷基铵盐-氯铝酸类离子液体体系;考察了短链烷基铵盐-氯铝酸类离子液体的简单物理性质以及阳离子、温度、溶剂(苯)的摩尔分数和AlCl3的摩尔分数对其性质的影响及其在常见溶剂中的选择溶解性。结果表明,一般随有机阳离子变大,离子液体密度变小,粘度减小,电导率增加;离子液体在常见有机溶剂中的溶解性随溶剂极性的增加而增大;随温度升高,x(AlCl3)增大,粘度降低,电导率增大;由此离子液体与苯形成的三元体系,随苯的质量分数增加,粘度和密度都减少,而电导率却先增加后减少。     

水对室温熔盐[Bpy]BF_4结构与性质的影响

采用分子动力学模拟方法研究了298.15 K、0.1 MPa下摩尔分数为0.05~0.95的水对室温熔盐1-丁基吡啶四氟硼酸([Bpy]BF4)结构与性质的影响.获得了体系的径向分布函数、配位数和空间分布函数等微观结构及其密度、自扩散系数、电导率和粘度等物理化学性质.模拟密度与实验结果符合很好;体系中各组分间的径向分布函数和配位数均随水摩尔分数的增加有规律的变化;获得了各组分之间的三维空间分布情况;随水摩尔分数的增加,阴阳离子之间的相互作用被削弱,同时水与阴离子、阳离子及水分子之间的相互作用逐渐增强,水、阴离子和阳离子的自扩散系数增大,体系粘度降低,电导率升高.研究工作揭示了水对[Bpy]BF4中各组分的存在形式、相互作用及其对体系物理化学及输运性质的影响,为其在冶金与材料制备方面的应用提供理论依据和参考.     

AlF_3对冰晶石熔盐体系结构与性质影响的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法研究了1283 K、0.1 MPa时不同摩尔分数的Al F3对冰晶石熔盐体系结构与性质的影响.获得了体系的密度、径向分布函数、配位数、扩散系数、电导率和粘度.结果显示熔体的结构比较疏松,熔体中Al主要的离子集团形式为Al F3-6八面体,且熔体中形成了Al-F-Al氟桥结构.随着Al F3含量的增加,Al3+-F-、F--F-间的配位数均增大,各离子的扩散系数减小,体系的电导率不断减小,粘度先增大后减小.研究工作揭示了Al F3对冰晶石熔盐体系中离子的存在形式、迁移性、离子间相互作用和扩散机制的影响,对铝电解生产具有重要的指导意义.     

N-(4-磺酸丁基)吡啶硫酸氢盐离子液体的结构分析

采用密度泛函理论(DFT),在基组6-31+G*的作用下,对N-(4-磺酸丁基)吡啶硫酸氢盐离子液体的两性化合物[C_4SO_3Py]~±、阳离子[C_4SO_3HPy]~+、离子液体[C_4SO_3HPy]HSO_4进行了结构优化、频率分析及能量计算,并进行了相互作用能计算和电荷分析.研究发现:在两性离子、阳离子、离子液体的稳定构型中,分子间和分子内单一或同时存在着氢键.离子液体结构最稳定时,阴阳离子在功能基团附近相互作用形成氢键,HSO_3~-中的氢与HSO_4~-中的氧结合,最后以两性离子与H_2SO_4相互作用的形式存在.电荷分析显示离子液体中阴阳离子功能基团上的氢具酸性,吡啶环中的氢原子也显一定酸性.     

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体结构性质的模拟计算

离子液体以其独特的性质广受关注,被称为"绿色设计者溶剂",人们对其潜在的应用价值做了大量的研究.实验采用HyperChem软件构建了1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM][BF4])离子液体分子结构的3D模型,并用PM3法进行预优化,然后应用Gaussian 03w程序分别在RHF/6.31G(d)和BLYP/6-31G(d)计算水平上进行量子化学计算,并经振动频率和强度分析得到理论红外谱图.结果表明,[EMIM][BF4]离子液体的阴阳离子存在着氢键等弱相互作用.     

常用低浓度食品胶溶液粘度的影响因素研究（2）

以食品工业中常用的4种食品胶：黄原胶、海藻酸钠、瓜乐胶和琼脂为研究对象,考察了在低浓度水相体系中外加盐（阴、阳离子）对胶体溶液粘度的影响。研究结果表明四种低浓度食品胶溶液（0.10%黄原胶、0.30%海藻酸钠、0.25%瓜尔胶、0.10%琼脂）中,瓜尔胶溶液对盐的耐受性最好,即大多数阴阳离子都不会对溶液粘度产生影响,而常用金属盐阳离子及CI^-、SO3^2-对低浓度黄原胶溶液粘度的影响与阴、阳离子对低浓度海藻酸钠溶液和低浓度琼脂溶液粘度的影响有类似规律,即外加盐浓度在一定范围内会使胶体溶液粘度下降。     

盐酸介质中咪唑离子液体对碳钢缓蚀作用的机理研究

采用量子化学方法研究了三种离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐([BMIM]NO3),1-丁基-3-甲基-咪唑四氟化硼酸盐([BMIM]BF4)和1-丁基-2,3-二甲基咪唑四氟化硼酸盐([BDMIM]BF4)的局部和全局活性.研究表明其缓释效率顺序为[BMIM]NO3[BMIM]BF4[BDMIM]BF4,这与电化学和失重方法测试的实验结果一致.建立了离子液体的量子化学参数与其缓蚀效率之间的定量构效关系,计算结果与实验符合很好.采用分子动力学模拟方法研究了1 mol/L的盐酸溶液中三种离子液体在碳钢表面的吸附行为和缓释机理,发现三种离子液体的阳离子中的咪唑环都平行地吸附在铁表面上,阴离子NO-3与铁表面的相互作用比BF-4与铁表面相互作用强.研究结果可为今后设计和筛选绿色离子液体缓蚀剂提供理论指导.     

烷基咪唑离子液体缓蚀剂缓蚀机理的理论研究

采用量子化学计算与分子动力学模拟相结合的方法研究了氯化1-丁基-3-甲基咪唑(A)、氯化1-己基-3-甲基咪唑(B)、氯化1-辛基-3-甲基咪唑(C)、1-辛基-3-甲基咪唑硫酸氢盐(D)、1-辛基-3-甲基咪唑乙酸盐(E)、1-辛基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐(F)六种离子液体对盐酸溶液中铁腐蚀抑制的微观机理,并对缓蚀性能进行了评价.量子化学计算发现,这六种离子液体分子的反应活性区域主要集中在阳离子的咪唑环和阴离子的Cl、O原子上,而且缓蚀效率随烷基链长的增加而增加,离子液体F的缓蚀效率最高.分子动力学模拟发现离子液体的阳离子主要以咪唑环、阴离子主要以含氧基团吸附且覆盖在金属铁的表面,形成一层保护膜阻碍腐蚀介质与铁表面相互作用而起到缓蚀作用.六种离子液体的缓蚀效率顺序为FEDCBA,与实验研究结果相一致.     

BPC和AlCl_3-BPC离子液体的制备及性能研究

合成了氯化正丁基吡啶(BPC)和三氯化铝-氯化正丁基吡啶(A lC l3-BPC)离子液体,通过1H NMR和Raman光谱对BPC进行了结构检测.测定了酸性、中性和碱性3种A lC l3-BPC离子液体的电位窗和电导率.中性A lC l3-BPC离子液体的电位窗最宽.在一定的温度范围内,三种离子液体的电导率均随温度的升高而增大,并符合Arrhenius方程.酸性A lC l3-BPC离子液体的电导率最大,碱性次之,中性最小.     

离子液体萃取水中铜离子的研究

研究了3种不同阳离子取代基咪唑类离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Hmim]PF6)、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Omim]PF6)作为萃取剂对水中Cu2+的萃取能力,并与传统有机溶剂四氯化碳(CCl4)的萃取效果进行了对比.研究发现,上述离子液体本身对水中铜离子萃取能力很低,但加入螯合剂双硫腙后,萃取率可由原来的2.1%提高到93.1%,而且离子液体-双硫腙体系较四氯化碳-双硫腙体系有更高的萃取率;研究表明,随着离子液体咪唑阳离子取代烷基碳链长度的增加,其萃取效率逐渐下降;考察了溶液温度、pH值、萃取时间以及盐效应对萃取效率的影响,结果表明:温度对该萃取体系影响并不显著;当萃取时间大于6 min时,萃取基本达到平衡状态;溶液pH的变化对离子液体萃取体系的影响较大,酸性条件时萃取率较低,当pH>10时,萃取率均大于90%;盐度增加会降低离子液体萃取体系对水溶液中铜离子的萃取效率.     

阴-非离子表面活性剂的结构性质

采用密度泛函理论中的B3LYP方法,在6-31+G(d)水平上对阴-非离子型表面活性剂正辛醇聚氧乙烯醚羧酸盐进行了几何构型优化,并考察了其与不同阳离子(Na+,Ca2+)之间的相互作用。量化计算结果表明:1)该表面活性剂的阴离子基团与阳离子结合时稳定构型均为2∶1型,即极性头中两个氧原子与阳离子发生稳定结合,并且非离子基团与Na+离子的结合能远小于阴离子基团与Na+离子的结合能;2)阳离子对表面活性剂电荷分布的影响主要集中在极性头中的原子、与极性头相连的α-亚甲基以及乙氧基中距离极性头最近的氧原子上;3)在静电相互作用下,表面活性剂在胶束中交错排列,形成稳定的镶嵌结构,且电荷分布在阳离子影响下保持动态平衡,在宏观上表现出耐盐性能。     

BPC和AlCl3-BPC离子液体的制备及性能研究

合成了氯化正丁基吡啶（BPC）和三氯化铝-氯化正丁基吡啶（AlCl3-BPC）离子液体,通过1H NMR和Raman光谱对BPC进行了结构检测.测定了酸性、中性和碱性3种AlCl3-BPC离子液体的电位窗和电导率.中性AlCl3-BPC离子液体的电位窗最宽.在一定的温度范围内,三种离子液体的电导率均随温度的升高而增大,并符合Arrhenius方程.酸性AlCl3-BPC离子液体的电导率最大,碱性次之,中性最小.     

咪唑醋酸离子液体催化CO_2交联壳聚糖的微观机理研究

通过密度泛函理论计算研究了CO_2交联壳聚糖的分子机理,分析了水分子和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸离子液体对反应性的影响,发现交联反应历经亲电加成、脱水和亲核加成三个基元步骤,其中水分子在亲电加成过程中作为质子梭传递质子,咪唑醋酸离子液体的阴、阳离子分别作为布朗斯特碱、酸协助脱水和亲核加成过程。在水分子和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸离子液体的协同催化下,交联反应的势垒降低至29.1 kcal/mol。计算结果合理解释了温和的实验条件下CO_2容易交联壳聚糖的实验结果。     

离子液体的热物理性质研究进展

离子液体作为化学反应及分离工程等方面的绿色溶剂,其热物理性质对其工业应用及设计至关重要,综述了近年关于离子液体的热物理性质等的研究测定情况.影响离子液体熔点的主要因素是离子电荷的分布和非对称性;多数离子液体的密度比水大,在1～1.6 g/cm3之间;多数离子液体是黏稠液体,黏度比有机溶剂高2～3个数量级;测定离子液体的表面张力和热容的文献不多,几种咪唑离子液体的表面张力和热容值分别在20～60 mN/m和1.3～1.8 J/(g·K)之间.     

AlCl3/urea类离子液体电沉积铝

类离子液体是近年发展起来的一种新型溶剂，它不仅具有离子液体独特的物理化学性能，还具有合成简单、价格低廉等优点，在电沉积铝技术方面具有广阔的应用前景。但目前相关的作用机制还未明确，而这些对于开发类离子液体电解生产铝和电解精炼铝的新工艺又至关重要。因此，本文以三氯化铝/尿素(AlCl3/urea)类离子液体为电解质，利用电导率仪、黏度计、线性扫描伏安法、场发射电子扫描显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段研究了AlCl3/urea类离子液体的物理化学性质、铝在电解质中的电化学行为以及铝沉积产物的形貌和物相结构。系统分析AlCl3/urea摩尔比和温度对体系电导率和黏度的影响，研究温度对铝离子析出电位、铝离子还原反应过程动力学、沉积铝形貌和结构的影响规律。结果表明，相同条件下，摩尔比为1.3:1的AlCl3/urea电解质电导率最大，黏度最小，物理化学性质较为优良，且其电导活化能为19.82kJ·mol-1。研究发现升温促进了电荷迁移反应，使得金属铝的析出电位正移，交换电流密度增大，说明较高的温度有利于加快Al(III)离子在铜基体上的还原。FE-SEM结果表明温度的变化对铝沉积产物的表观形貌影响不大，均由不规则的微米块体组成，但对粒径和致密性有一定影响。XRD结果分析表明晶粒的生长方式也受到了温度的影响，但都具有(111)晶面优先取向。     

离子液体对热带假丝酵母细胞生物相容性的研究

采用琼脂扩散法、糖代谢活力保留法和细胞生长抑制试验评价了6种离子液体对热带假丝酵母104细胞的毒性大小,以期构建可用于热带假丝酵母细胞催化3,5-双三氟甲基苯乙酮不对称还原的含离子液体反应体系.研究表明:离子液体[EMIM](L)-Lac对热带假丝酵母细胞的毒性最小,在含该离子液体的体系中进行不对称还原时可获得最高产率.阴离子为(L)-Lac-的离子液体对细胞的毒性较BF4-的低;且阴离子为BF4-时,离子液体对细胞的毒性随阳离子咪唑环上烷基侧链取代基长度的增加而增加.与基于细胞生长抑制试验获得的离子液体EC50值的毒性评价相比较,采用琼脂扩散法和糖代谢活力保留法均可快速、简便地检测离子液体的生物相容性,后两种方法可为快速筛选合适的离子液体种类,以构建含离子液体反应体系提供一定的依据.     

烷基咪唑离子液体催化齐聚-α烯烃反应的研究

本研究合成了工业应用广泛的低黏度聚-α烯烃合成基础油,并研究了离子液体中阴阳离子配比、离子液体用量、反应温度和反应时间对合成基础油理化性能的影响。采用红外光谱分析仪、闪点测试仪和热分析仪等对合成基础油进行结构组成、理化性能与热稳定性能测试,并与现有基础油产品进行综合比较。研究结果表明,较佳反应条件为:［Bmim］Cl与AlCl3摩尔比为1.0∶2.5,离子液体用量质量分数为7％,反应温度为80℃,反应时间4h。采用本方法合成的聚-α烯烃合成基础油(poly alpha olefin, PAO)侧链较长且结构规整,具有优异的理化性能与热稳定性能。     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

SO3H-离子液体催化苯酚和叔丁醇选择性烷基化反应

研究了SO3H-功能化离子液体催化苯酚与叔丁醇的烷基化反应.考察不同的功能化离子液体、反应时间、反应温度、苯酚与叔丁醇的摩尔比以及离子液体的用量等反应条件对烷基化反应的影响,并考察了离子液体的循环使用.研究结果表明在优化的反应条件(n(苯酚)/n(叔丁醇)=12,15 mmol离子液体,10 mmol苯酚,70℃,8 h)下,苯酚的转化率和选择性分别为80.4%和60.2%;离子液体重复使用三次,其催化活性不变.此外根据产物的分布,讨论了烷基化的反应机理.     

1-甲基-3-乙基咪唑醋酸盐制备及密度、电导率的测定

用N-甲基咪唑与溴乙烷为原料反应制得[Emim]Br,再以[Emim]Br和无水醋酸钠为原料,丙酮为溶剂进行反应制得离子液体l-甲基-3-乙基咪唑醋酸盐（[Emim]Ac）．测定[Emim]Ac在288．05K至338．14K之间的密度、电导率,计算得出相应温度下[Eimm]Ac的摩尔电导率．结果表明,[Emim]Ac的密度随温度的升高而减少,[Emim]Ac的电导率和摩尔电导均随温度的升高而增大．用多项式结合最小二乘法分别拟合了[Emim]Ac的密度、电导率和摩尔电导率与温度的函数关系,拟合标准偏差分别为0．0007g／cm^3,0．0115mS／cm,0．1872mS·cm^2／mol．