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酯类离子液体的合成及其在水溶液中的相互作用研究

作　者: 刘浩
导　师: 赵扬
学　校: 河南师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 酯类离子液体 极限摩尔电导率 标准偏摩尔体积 簇集行为 相互作用
分类号: O645.16
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
引　用: 1次
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内容摘要


酯类离子液体与传统的离子液体相比具有较好的生物可降解性,在实际工业应用中具有潜在的应用价值,逐渐成为近年来的研究热点之一。酯类离子液体的工业化应用离不开该类离子液体体系的基础物理化学性质。但是,目前关于该方面的研究比较缺乏,限制了其进一步的开发与应用。本文研究了酯类离子液体的基础物理化学性质及其在水溶液中的簇集行为,解释了酯类离子液体在许多方面表现出的特性,为新型可降解离子液体的设计和进一步应用提供理论依据。本工作作为国家自然科学基金（NO. 20873036）资助课题的一部分,主要研究内容如下:1.合成并纯化了24种[mimCH2COOCnH2n+1]Cl （n = 18, 3-i, 4-i, 4-s, 6-c）和[pyCH2COOCnH2n+1]Cl （n =18, 3-i, 4-i, 4-s, 6-c）酯类离子液体,其中除n =2的离子液体外,其余均为首次报道。2.利用Anton Paar DMA60/602型数字密度计首次在298.15 K测定了[mimCH)2COOCnH2n+1]Cl （n =17, 3-i, 4-i, 4-s, 6-c）,[pyCH)2COOC)nH2n+1]Cl （n =17, 3-i, 4-i, 4-s, 6-c） 22种酯类离子液体水溶液的密度,计算了这些离子液体在水中的标准偏摩尔体积。研究结果表明:侧链越长,酯类离子液体的标准偏摩尔体积越大;侧链上支链的结构对标准偏摩尔体积的影响不大。3.利用Wayne-Kerr 6430B自动平衡桥型数字电导率仪在298.15 K精确测定了9种[mimCH2COOCnH2n+1]Cl （n=16, 3-i, 4-i, 6-c）酯类离子液体水溶液的电导率。计算了这些离子液体在水中的极限摩尔电导率和缔合常数。研究结果表明:随着阳离子侧链长度的增加,酯类离子液体的极限摩尔电导率呈整体减小趋势,其自身体积大小是决定离子移动快慢的主要因素。4.在298.15 K,精确测定了[mimCH)2COOCnH2n+1-n]Cl （n = 6, 7, 8） +水和[pyCH)2COOCnH2n+1-n]Cl （ n = 6, 7, 8） +水体系的密度和电导,利用胶束化假相模型计算了这些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。研究结果表明:可以通过剪裁酯类离子液体侧链的长度来控制其聚集行为,聚集的驱动力主要来自侧链烷基链-离子诱导和烃-烃相互作用。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-23
  1.1 离子液体及其物理化学性质  9-13
    1.1.1 熔点  10
    1.1.2 密度  10-11
    1.1.3 粘度  11-12
    1.1.4 导电性和电化学窗口  12
    1.1.5 表面张力  12
    1.1.6 溶解性  12-13
    1.1.7 热稳定性  13
  1.2 离子液体的种类及合成方法  13-16
  1.3 离子液体的应用  16-17
  1.4 含离子液体体系的基础物理化学性质及聚集行为的研究现状  17-19
  1.5 离子液体生物可降解性的研究现状  19-20
  1.6 本文的研究动机和主要研究内容  20-23
第二章 酯类离子液体的制备与纯化  23-29
  2.1 合成所用的主要试剂和来源  23
  2.2 合成步骤  23-25
    2.2.1 氯乙酸酯的制备  23-24
    2.2.2 离子液体[mimCH_2COOR]Cl 的合成  24
    2.2.3 离子液体[pyCH_2COOR]Cl 的合成  24
    2.2.4 离子液体[mimCH_2COOC_6H_(11)-c]Cl 的合成  24-25
    2.2.5 离子液体[pyCH_2COOC_6H_(11)-c]Cl 的合成  25
  2.3 离子液体的核磁数据  25-27
  2.4 注意事项  27-29
第三章 酯类离子液体在水中的标准偏摩尔体积  29-39
  3.1 实验部分  29-31
    3.1.1 溶液的配制  29-30
    3.1.2 密度的测定  30-31
  3.2 实验结果与讨论  31-37
    3.2.1 酯类离子液体的表观摩尔体积  31
    3.2.2 酯类离子液体的标准偏摩尔体积  31-37
  3.3 本章小结  37-39
第四章 酯类离子液体在水中的极限摩尔电导率  39-45
  4.1 实验部分  39-40
    4.1.1 溶液的配制  39
    4.1.2 电导率的测定  39-40
  4.2 实验结果与讨论  40-43
    4.2.1 酯类离子液体的摩尔电导率  40
    4.2.2 酯类离子液体的极限摩尔电导率和缔合常数  40-43
  4.3 本章小结  43-45
第五章 酯类离子液体在水中的簇集行为  45-57
  5.1 实验部分  45-46
    5.1.1 溶液的配制  45
    5.1.2 电导的测定  45
    5.1.3 密度的测定  45-46
  5.2 实验结果与讨论  46-55
    5.2.1 酯类离子液体的临界聚集浓度和聚集自由能  46-48
    5.2.2 离子液体在聚集相中的表观摩尔体积和在水中的标准偏摩尔体积  48-55
  5.3 本章小结  55-57
第六章 结论与展望  57-59
参考文献  59-69
附录  69-73
致谢  73-74
攻读学位期间发表的学术论文目录  74-75

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 溶液 > 液态溶液 > 溶液性质
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