离子液体用于含酚废水处理的研究

合成了3种阳离子碳链长度不同的离子液体[BMIM]PF6、[HMIM]PF6和[OMIM]PF6。以它们为萃取剂处理含酚废水,考察了3种离子液体对酚类模型物为苯酚、对苯二酚、邻甲酚和邻硝基苯酚的含酚废水的处理效果。结果表明,对于亲水性酚类,离子液体中阳离子的碳链长度增加,对应的酚类物质的分配系数降低;对于疏水性酚类,离子液体中阳离子的碳链长度增加,对应的酚类物质的分配系数增加。以[BMIM]PF6为萃取剂,以苯酚和对苯二酚为酚类模型物,当V离子液体∶V含酚废水=1∶1,萃取温度25℃,萃取时间为30min时,苯酚和对苯二酚的萃取率分别可达95.8%和94.7%。另外,溶液pH值增大,酚类物质的萃取率降低。且离子液体[BMIM]PF6具有较好的循环使用能力。     

异丁基乙烯基醚在咪唑类离子液体中阳离子聚合的研究

以咪唑类离子液体[omim]BF4为溶剂,在0℃下,采用不同的引发体系,实现并证实了IBVE在离子液体中进行阳离子聚合的可行性。对比传统溶剂(CH2Cl2)中IBVE的阳离子聚合特征,发现在离子液体中合成的聚合物的产率和分子量更高、分子量分布更窄,产物的SEC(RI)曲线呈单峰分布。从聚合物末端结构分析,离子液体中阳离子聚合的基元反应与传统溶剂中基本一致,未发现离子液体中咪唑阳离子参与链引发反应以及四氟硼酸阴离子参与链转移/链终止反应。离子液体和传统溶剂中合成的PIBVE的玻璃化转变温度(Tg)分别为-20.35℃和-18.08℃,两者非常接近。     

微波辐射下离子液体［RMIm］PF6（R=P, B, C6）的合成及其电导率研究

在微波辐射下,1-甲基咪唑分别与有机卤盐（1-溴丙烷、1-溴丁烷、1-溴己烷）在80℃回流加热10min,可制得咪唑类离子液体的中间体溴代1-丁基-3-甲基咪唑（[BMIm]Br）、溴代1-丙基-3-甲基咪唑（[PMIm]Br）、溴代1-己基-3-甲基咪唑（[C6MIm]Br）,进一步与HPF6在室温搅拌反应4h,制得憎水性的咪唑类离子液体[BMIm]PF6,[PMIm]PF6和[C6MIm]PF6。对这3种离子液体及其在不同有机溶剂如丙酮、甲醇、乙酸乙酯中的电导率进行测定,发现离子液体的电导率受咪唑上取代基种类、溶剂种类、浓度和温度的影响,取代基的链越长,体积越大,离子液体的电导率越小。并且随温度升高和浓度的增大,离子液体的电导率也增大。     

离子液体[Emim]BF_4的合成及其脱除烟气SO_2的研究

实验采用微波辅助合成了1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸([Emim]BF4)离子液体,采用多种方法表征了该离子液体的结构。构建了离子液体[Emim]BF4、水和乙醇的脱硫体系,并对脱硫工艺进行了探讨,考察了反应温度、SO2气体体积分数、气体流量以及脱硫体系配比对脱硫的影响,确定适宜的脱硫反应条件为反应温度30℃,入口SO2气体体积分数2×10-3,SO2气体进气流量控制为150mL/min,脱硫体系V(离子液体[Emim]BF4)∶V(水)∶V(乙醇)=1∶1.5∶3时,脱硫效率最高。并且[Emim]BF4具有良好的再生性能,脱硫液可实现重复利用。     

离子液体中微波辅助合成纳米TiO2／PMMA及其光催化活性

微波加热法制备了[Bmim]BF4、[Bmim]PF6、[Amim]BF4三种离子液体,并分别以该离子液体为反应介质,在微波辐射条件下合成了纳米TiO2／PMMA复合材料,在高压汞灯照射下用甲基橙溶液对其光催化降解活性进行了测试,并用XRD、IR和TG对该复合材料的结构进行了测试和表征,结果表明,分别以这三种离子液体作为反应的介质,采用微波辐射加热能够制备出纳米TiO2／PMMA复合材料。该复合材料不需要经过高温煅烧就表现出较高的光催化活性,离子液体的存在均能够显著提高复合材料的光催化活性,但三种离子液体中又以[Bmim]PF6作介质所制得的复合材料催化活性为高。     

离子液体[Amim]PF_6的水相法合成与表征

以N-甲基咪唑、烯丙基氯为原料,采用回流法制备中间体氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑离子液体([AMIM]Cl),进而采用水相法,通过离子交换制备了疏水型离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Amim]PF6),考察了合成温度、中间体与六氟磷酸钾的摩尔配比对其产率的影响,以红外光谱、核磁共振波谱进行结构表征。结果表明,水相法能够有效地合成目标产物,大大缩短合成时间;当温度为30℃,物料比n([Amim]Cl)∶n(KPF6)为1∶1.2,反应10min可以得到产率为87%的[Amim]PF6。     

离子液体[Omim]PF_6的合成及其深度处理焦化含酚废水的研究

采用微波两步法合成了1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸([Omim]PF6)离子液体,采用多种方法表征了离子液体的结构。研究了[Omim]PF6对模拟焦化含酚废水(苯酚、甲酚、二甲酚)的萃取,考察了反应体系相比、反应时间、温度、体系pH值、微波辅助反应时长对萃取效果的影响。结果表明:在体系相比为V离子液体∶V含酚溶液=1∶1.5,反应时间为10min,反应温度为20℃,体系pH值为6,微波辅助反应时间40s的条件下,对含酚溶液的萃取率可达99.86%,并且[Omim]PF6具有良好的再生性能。     

离子液体中FCC模拟汽油相转移催化氧化脱硫研究

合成了一种磷钨杂多酸季铵盐[CTMA]3PW12O40,以此为相转移催化剂,离子液体[Omim]PF6为萃取剂,构建了[CTMA]3PW12O40/[Omim]PF6/H2O2催化氧化萃取耦合脱硫体系,用于脱除FCC模拟汽油中二苯并噻吩(DBT)。考察了双氧水用量、反应温度、反应时间和催化剂用量对DBT脱除效果的影响,结果表明:当双氧水用量n(H2O2)/n(S)=4、反应温度T=60℃、反应时间t=90min、催化剂用量n(催化剂)/n(S)=1∶10、萃取剂[Omim]PF6用量为1mL时,该脱硫体系中DBT脱除率可达96.9%。     

咪唑类离子液体脱除油品中非碱性氮化物

采用吲哚模型油,考察了不同阴离子咪唑类离子液体([C4mim]CH3COO、[C4mim]Cl、[C4mim]HSO4、[C6mim]HSO4、[C6mim]BF4)的脱氮效果,其中[HSO4]-离子液体对吲哚的脱除效果最好。在剂油质量比1∶7、萃取时间30min、萃取温度30℃、沉降时间2h、不加水的条件下,[C4mim]HSO4对吲哚的脱除率可达到99.97%。且该离子液体经回收重复使用5次后,脱氮率仍可达到85%以上。在上述条件下,该离子液体能有效脱除高氮含量的抚顺页岩油柴油馏分中的氮化物,非碱性氮化物和碱性氮化物脱除率分别可达到59.72%和71.01%。     

铁基磁性离子液体与有机溶剂间溶解关系的基础研究

磁性离子液体是一类具有磁性的新型绿色溶剂,在功能催化、萃取分离、材料合成等领域有着广阔的应用前景。研究了铁基磁性离子液体[bmim]FeCl_4及[omim]FeCl_4与19种常见有机溶剂间的溶解关系及其化学稳定性能,探讨了有机溶剂的亲水性、介电常数及磁性离子液体中阳离子侧链长度等因素对溶解性能的影响。发现铁基磁性离子液体具有良好的溶解性能及化学稳定性,其溶解范围广,溶解能力强,与多数有机溶剂能够稳定共存。     

[C_4mim][BF_4]粘度的模拟与实验

为了研究离子液体的粘度特性,以1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C4mim][BF4])离子液体为研究对象进行模拟计算与实验测试.基于分子动力学原理,编译了离子液体粘度的模拟计算程序,对[C4mim][BF4]离子液体完成了粘度模拟计算.搭建了粘度测试系统,进行离子液体的粘度测试.通过实验数据与模拟数据的对比,验证了模拟结果的准确性.另外,根据模拟粘度值的拟合曲线,分析了离子液体粘度的变化规律.同时,通过与水粘度的比对研究,阐述了[C4mim][BF4]离子液体的粘度特点.     

基于离子液体的聚合物材料化学解聚研究进展

综述了近年来离子液体环境下高聚物材料化学降解回收相应产品的研究现状,重点介绍了聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚β-羟基丁酸酯(PHB)、聚乳酸(PLA)、尼龙6(PA6)及聚乙烯(PE)等材料在离子液体环境下的化学降解方法,同时分析了各种方法的优缺点。最后对离子液体用于聚合物化学降解行为的发展前景进行了展望。     

Electroanalytical determination of trace chloride in room-temperature ionic liquids

The electroanalytical quantification of chloride in [C4mim][BF4], [C4mim][NTf2], and [C4mim][PF6] ionic liquids has been explored using linear sweep and square wave voltammetry. Cathodic stripping voltammetry at a silver disk electrode is found to be the most sensitive. The methodology is based on first holding the potential of the electrode at +2.0 V (vs Ag wire), to accumulate silver chloride at the electrode. On applying a cathodic scan, a stripping wave is observed corresponding to the reduction of the silver chloride. This stripping protocol was found to detect ppb levels of chloride in [C4mim][BF4], [C4mim][NTf2], and [C4mim][PF6]. Although other methods for chloride have been reported for [BF4](-)- and [PF6](-)-based ionic liquids, no methods have been reported for [NTf2](-) ionic liquids.     

MDS-6制备离子液体最佳条件探索

以N-甲基咪唑,溴代正丁烷,四氟硼酸钠为原料,采用两步法合成咪唑基离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(bmimBF4),重点对产物的最佳合成方法、最佳反应时间、最佳反应温度进行了探索。实验结果表明,使用微波消解仪(MDS-6)能快速有效地合成离子液体,且最佳的合成条件为:当微波功率400W,甲基咪唑与溴代正丁烷的摩尔比为1∶1.1,反应时间45min,微波反应温度80℃时,中间体bmimBr的合成最理想;当bmimBr与NaBF4的摩尔比1∶1.2,微波反应温度65℃,反应时间60min时,离子液体bmimBF4产率达到90%左右。试验产物用IR进行了确认。所制备的离子液体为后面制备四氧化三铁纳米空心球做准备。     

Preparation of Inorganic Materials Using Ionic Liquids

Conventional synthesis of inorganic materials relies heavily on water and organic solvents. Alternatively, the synthesis of inorganic materials using, or in the presence of, ionic liquids represents a burgeoning direction in materials chemistry. Use of ionic liquids in solvent extraction and organic catalysis has been extensively studied, but their use in inorganic synthesis has just begun. Ionic liquids are a family of non‐conventional molten salts that can act as templates and precursors to inorganic materials, as well as solvents. They offer many advantages, such as negligible vapor pressures, wide liquidus ranges, good thermal stability, tunable solubility for both organic and inorganic molecules, and much synthetic flexibility. In this Review, the use of ionic liquids in the preparation of several categories of inorganic and hybrid materials (i.e., metal structures, non‐metal elements, silicas, organosilicas, metal oxides, metal chalcogenides, metal salts, open‐framework structures, ionic liquid‐functionalized materials, and supported ionic liquids) is summarized. The status quo of the research field is assessed, and some future perspectives are furnished.     

One-pot synthesis of supported-nanoparticle materials in ionic liquid solvents

Highly porous supported-nanoparticle materials were synthesized by a rational method involving the encapsulation of poly(vinylpyrrolidone) (PVP)-stabilized Au nanoparticles into titania xerogels employing room temperature ionic liquids (1-butyl-3-methylimidazolium hexaflurophosphate, [BMIM]PF₆) as a medium followed by solvent extraction of the ionic liquid and calcination of the materials. The materials were thoroughly characterized by TEM, nitrogen adsorption-desorption isotherms, and XRD. After calcinations at 350 °C, the Au-titania system resulted in the formation of a highly mesoporous materials with BET surface areas of 200 m²/g and average pore sizes of 3-5 nm. These materials can find potential applications in catalysis and photocatalysis.     

[HMIM]BF_4对盐酸中A3和HP13Cr钢的缓蚀行为

为了减少钢铁冶金酸洗过程中酸液对不锈钢或碳钢的过腐蚀,得到高效的新型缓蚀剂材料,利用失重法、电化学法及扫描电子显微镜(SEM)等研究了不同浓度离子液体[HMIM]BF_4对HP13Cr不锈钢以及A3碳钢在1 mol/L盐酸溶液中的缓蚀特性和吸附行为。失重试验得出,试样在1 mol/L盐酸溶液中的腐蚀速率随离子液体添加浓度的增大而减小,即离子液体缓蚀效率随其浓度增加而增大;SEM结果显示,盐酸溶液中离子液体的添加对不锈钢HP13Cr以及碳钢A3均能起到显著的保护作用。电化学测试表明,该离子液体对这2种钢材的缓蚀作用均属于混合型抑制,但阳极抑制作用表现更强。离子液体对金属的防护作用与其在金属表面的吸附行为有关;[HMIM]BF_4在2种钢材表面的吸附行为符合Langmuir吸附等温线,兼具物理、化学吸附特性,热力学参量表明吸附过程为自发、吸热的熵增过程。相比于双咪唑季铵盐,[HMIM]BF_4离子液体缓蚀剂保护性能更优异,而且对于A3碳钢更为有效。     

Mirage effect from thermally modulated transparent carbon nanotube sheets

The single-beam mirage effect, also known as photothermal deflection, is studied using a free-standing, highly aligned carbon nanotube aerogel sheet as the heat source. The extremely low thermal capacitance and high heat transfer ability of these transparent forest-drawn carbon nanotube sheets enables high frequency modulation of sheet temperature over an enormous temperature range, thereby providing a sharp, rapidly changing gradient of refractive index in the surrounding liquid or gas. The advantages of temperature modulation using carbon nanotube sheets are multiple: in inert gases the temperature can reach > 2500 K; the obtained frequency range for photothermal modulation is ~100 kHz in gases and over 100 Hz in high refractive index liquids; and the heat source is transparent for optical and acoustical waves. Unlike for conventional heat sources for photothermal deflection, the intensity and phase of the thermally modulated beam component linearly depends upon the beam-to-sheet separation over a wide range of distances. This aspect enables convenient measurements of accurate values for thermal diffusivity and the temperature dependence of refractive index for both liquids and gases. The remarkable performance of nanotube sheets suggests possible applications as photo-deflectors and for switchable invisibility cloaks, and provides useful insights into their use as thermoacoustic projectors and sonar. Visibility cloaking is demonstrated in a liquid.     

室温离子液体在材料合成中的应用

室温离子液体的物理和化学性质相对稳定,具有结构可调的特性.作为一种新功能材料广泛用于材料合成领域.根据离子液体在材料合成中的不同作用,本文从离子液体作为反应溶剂、模板剂、电解液、以及同时作为溶剂和模板剂这4个方面介绍了其在材料合成中的应用研究进展.