氯代咪唑离子液体水溶液折光率的研究(附件)
摘 要离子液体作为一种新型绿色溶剂在化学反应和分离中得到高度的关注，因其有较大的黏度近几年受到广泛的研究。本文从离子液体的物理性质中的折光率研究黏度高的原因。首先测量纯离子液体的折光率。再采用直接称重法在样品管中配置离子液体质量分数分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8的混合溶液。将配置好的混合溶液用封口膜封好后固定在半微量相平衡装置的载样盘上旋转搅拌24小时使样品混合均匀，然后将样品取下使用折光率仪测量其折光率。再通过研究离子液体质量分数的增加、烷基链的增长、温度的上升对混合溶液体系的影响。研究结果表明以上因素可以改变离子液体的黏度高的问题。
目 录
目 录 IV
1 前言 1
1.1 离子液体的简介 1
1.2 离子液体的物理性质 3
1.3 离子液体的应用 4
1.4 [Cnmim]Cl + H2O二元体系性质研究 5
1.5 课题研究意义 6
2 实验部分 7
2.1 实验材料与仪器 7
2.1.1主要材料与试剂 7
2.1.2 仪器与设备 7
2.2 实验步骤 8
2.3 纯离子液体折光率 8
2.4 [Cnmim]Cl + H2O二元体系折光率 9
2.5 [Cnmim]Cl + H2O二元体系混合溶液折光率的理论计算 10
结论 13
参考文献 14
附录 17
致谢 19
1 前言
1.1 离子液体的简介
新型绿色溶剂离子液体的出现使人们选用溶剂的方式迎来新的突破。离子液体是由离子组成在室温或近于室温(低于100℃)下呈液态的有机盐，这种化合物不同于常见液体溶剂，最大特点是在液态时没有中性分子，只存在阴阳离子。离子液体一般是由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子组成，且构成离子液体的阴阳离子极不对称，阴阳离子间的静电引力由于空间阻碍无法在微观上做最密堆积，从而使得阴阳离子可以振动、转动，晶体的有序结构被破坏，离子间的作用力减小、晶格能降低，导致这种化合物的熔点降低，室温下呈液态。离子液体作为一种新型 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
溶剂展示了广阔的应用前景，它的出现引起了人们的广泛关注。
目前研究发现的离子液体种类繁多，按照不同的分类标准离子液体又被分成不同类别。例如按照离子液体的发展历程分为第一代、第二代和第三代离子液体。第一代离子液体，即氯铝酸盐离子液体，是由Walden[1]于1914年首次发现的，具有较好导电性，早期人们对离子液体的研究主要集中于氯铝酸盐离子液体的电化学应用，但是第一代离子液体对水及空气稳定性差限制了离子液体的应用及发展。第二代离子液体是20世纪90年代Wilkes课题组[2]发现的以BF4、PF6阴离子代替氯铝酸盐离子液体的新型离子液体，克服了第一代离子液体对水及空气稳定性差的缺点。第三代离子液体又被称为“功能化离子液体”，是在第二代离子液体中引入功能化基团使其具有特殊的性质和功能。
最常用离子液体分类是以构成离子液体的阴阳离子的特征为标准，阴阳离子按照不同组和方式结合可以产生不同的离子液体。构成离子液体的有机阳离子组分种类繁多，图1.1给出了文献[3]中报道的常见重要阳离子结构，同时还给出了系统表达方式。构成离子液体的阳离子最常见的为含杂环阳离子，其特征为至少含有一个饱和或不饱和的烷基取代基，这种阳离子通常是以添加烷基链的碳原子数“Cn”简写形式表达，其中n是烷基链的碳原子数。近年来文献报道的常见阳离子有：1,3二取代咪唑阳离子、季铵离子、季膦离子、N取代吡啶阳离子、N取代吡咯阳离子等。其中1,3二烷基取代咪唑类离子液体由于价格较低、对空气和水稳定且化学性质随着烷基链上碳原子数目及官能团的变化而发生变化成为人们研究的热点，这同时体现了离子液体不同于传统溶剂的可设计特点。除此之外胍盐类离子液体的研究也很受人们的关注。
/
图1.1文献中报道的常见离子液体阳离子
表1.1常见构成离子液体的阴离子
不溶于水
→
可溶于水
[PF6]、[(CF3SO2)2N]、BR1R2R3R4、[(SO2C2F5)2N]
[BF4]、CF3SO3
CH3COO、EtSO4、[CF3CO2]、Cl、Br、NO3、[Au2Cl7]、 [Al2Cl7]
按照构成离子液体阴离子的不同可将离子液体分为两类，一类是组成可以调节控制的氯铝酸类离子液体，一类是对空气和水稳定、组成固定的阴离子型离子液体，这一类的阴离子种类很多，如表1.1中所示。
此外，按照离子液体与水的互溶性又分为亲水型的离子液体和增水型的离子液体；按照离子液体酸碱性可将离子液体分为酸性离子液体、碱性离子液体及中性离子液体。
1.2 离子液体的物理性质
离子液体的物理化学性质是其应用于化学反应及分离提纯等过程的前提，是相关化学工业的研发和设计的基础，同时离子液体物理化学性质的研究又为新型离子液体的设计提供理论基础。
离子液体的熔点和分解温度决定了其使用范围，而熔点决定了离子液体使用的最低温度，是研究离子液体的重要物理性质，同时也是决定离子液体实际应用和工业化的重要因素之一。离子液体的熔点与构成离子液体的阴阳离子液体大小、结构对称性、氢键、分子间作用力及电子的离域作用有着密切关系。蒋栋课题组[4,5]通过分析咪唑离子液体的熔点数据，指出咪唑离子液体熔点除了受到离子大小及对称性等常见影响因素之外，还受到咪唑阳离子中Hπ键作用和侧链上取代基的诱导作用。一般来说，离子液体的阴阳离子大小差距越大，对称性越差则离子液体的熔点越低[6]。
离子液体的密度是其物理性质中比较容易调变的参数，也是受杂质(如水)的影响最小、重现性最好、最容易测量的一个物理参数[7]。通常情况下构成离子液体的阳离子体积越大则离子液体的密度相对越小。温度和压强变化时，离子液体的密度会受到不同程度的影响，温度升高离子液体会受热膨胀从而导致离子液体的密度下降。目前关于离子液体密度的研究大多集中于咪唑类离子液体，文献[8,9]所报道的密度一般都大于1 g/cm3，这表示离子液体的密度大多是大于水的，在双水相萃取应用中含离子液体的水相通常在下层。
与传统有机溶剂相比离子液体的黏度相对较大，这也是目前离子液体作为新型绿色溶剂代替传统溶剂进程中的最大限制因素。Bonh?te[10]和Robert[11]课题组指出分子间作用力和氢键是影响离子液体黏度的主要因素。温度升高离子液体体积膨胀使分子间作用力及氢键作用力减少，故其黏度随着温度的升高而降低。此外还发现离子液体的黏度随着阳离子取代基上碳原子数目的增多而增加。
目 录
目 录 IV
1 前言 1
1.1 离子液体的简介 1
1.2 离子液体的物理性质 3
1.3 离子液体的应用 4
1.4 [Cnmim]Cl + H2O二元体系性质研究 5
1.5 课题研究意义 6
2 实验部分 7
2.1 实验材料与仪器 7
2.1.1主要材料与试剂 7
2.1.2 仪器与设备 7
2.2 实验步骤 8
2.3 纯离子液体折光率 8
2.4 [Cnmim]Cl + H2O二元体系折光率 9
2.5 [Cnmim]Cl + H2O二元体系混合溶液折光率的理论计算 10
结论 13
参考文献 14
附录 17
致谢 19
1 前言
1.1 离子液体的简介
新型绿色溶剂离子液体的出现使人们选用溶剂的方式迎来新的突破。离子液体是由离子组成在室温或近于室温(低于100℃)下呈液态的有机盐，这种化合物不同于常见液体溶剂，最大特点是在液态时没有中性分子，只存在阴阳离子。离子液体一般是由较大的有机阳离子和较小的无机阴离子组成，且构成离子液体的阴阳离子极不对称，阴阳离子间的静电引力由于空间阻碍无法在微观上做最密堆积，从而使得阴阳离子可以振动、转动，晶体的有序结构被破坏，离子间的作用力减小、晶格能降低，导致这种化合物的熔点降低，室温下呈液态。离子液体作为一种新型 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
溶剂展示了广阔的应用前景，它的出现引起了人们的广泛关注。
目前研究发现的离子液体种类繁多，按照不同的分类标准离子液体又被分成不同类别。例如按照离子液体的发展历程分为第一代、第二代和第三代离子液体。第一代离子液体，即氯铝酸盐离子液体，是由Walden[1]于1914年首次发现的，具有较好导电性，早期人们对离子液体的研究主要集中于氯铝酸盐离子液体的电化学应用，但是第一代离子液体对水及空气稳定性差限制了离子液体的应用及发展。第二代离子液体是20世纪90年代Wilkes课题组[2]发现的以BF4、PF6阴离子代替氯铝酸盐离子液体的新型离子液体，克服了第一代离子液体对水及空气稳定性差的缺点。第三代离子液体又被称为“功能化离子液体”，是在第二代离子液体中引入功能化基团使其具有特殊的性质和功能。
最常用离子液体分类是以构成离子液体的阴阳离子的特征为标准，阴阳离子按照不同组和方式结合可以产生不同的离子液体。构成离子液体的有机阳离子组分种类繁多，图1.1给出了文献[3]中报道的常见重要阳离子结构，同时还给出了系统表达方式。构成离子液体的阳离子最常见的为含杂环阳离子，其特征为至少含有一个饱和或不饱和的烷基取代基，这种阳离子通常是以添加烷基链的碳原子数“Cn”简写形式表达，其中n是烷基链的碳原子数。近年来文献报道的常见阳离子有：1,3二取代咪唑阳离子、季铵离子、季膦离子、N取代吡啶阳离子、N取代吡咯阳离子等。其中1,3二烷基取代咪唑类离子液体由于价格较低、对空气和水稳定且化学性质随着烷基链上碳原子数目及官能团的变化而发生变化成为人们研究的热点，这同时体现了离子液体不同于传统溶剂的可设计特点。除此之外胍盐类离子液体的研究也很受人们的关注。
/
图1.1文献中报道的常见离子液体阳离子
表1.1常见构成离子液体的阴离子
不溶于水
→
可溶于水
[PF6]、[(CF3SO2)2N]、BR1R2R3R4、[(SO2C2F5)2N]
[BF4]、CF3SO3
CH3COO、EtSO4、[CF3CO2]、Cl、Br、NO3、[Au2Cl7]、 [Al2Cl7]
按照构成离子液体阴离子的不同可将离子液体分为两类，一类是组成可以调节控制的氯铝酸类离子液体，一类是对空气和水稳定、组成固定的阴离子型离子液体，这一类的阴离子种类很多，如表1.1中所示。
此外，按照离子液体与水的互溶性又分为亲水型的离子液体和增水型的离子液体；按照离子液体酸碱性可将离子液体分为酸性离子液体、碱性离子液体及中性离子液体。
1.2 离子液体的物理性质
离子液体的物理化学性质是其应用于化学反应及分离提纯等过程的前提，是相关化学工业的研发和设计的基础，同时离子液体物理化学性质的研究又为新型离子液体的设计提供理论基础。
离子液体的熔点和分解温度决定了其使用范围，而熔点决定了离子液体使用的最低温度，是研究离子液体的重要物理性质，同时也是决定离子液体实际应用和工业化的重要因素之一。离子液体的熔点与构成离子液体的阴阳离子液体大小、结构对称性、氢键、分子间作用力及电子的离域作用有着密切关系。蒋栋课题组[4,5]通过分析咪唑离子液体的熔点数据，指出咪唑离子液体熔点除了受到离子大小及对称性等常见影响因素之外，还受到咪唑阳离子中Hπ键作用和侧链上取代基的诱导作用。一般来说，离子液体的阴阳离子大小差距越大，对称性越差则离子液体的熔点越低[6]。
离子液体的密度是其物理性质中比较容易调变的参数，也是受杂质(如水)的影响最小、重现性最好、最容易测量的一个物理参数[7]。通常情况下构成离子液体的阳离子体积越大则离子液体的密度相对越小。温度和压强变化时，离子液体的密度会受到不同程度的影响，温度升高离子液体会受热膨胀从而导致离子液体的密度下降。目前关于离子液体密度的研究大多集中于咪唑类离子液体，文献[8,9]所报道的密度一般都大于1 g/cm3，这表示离子液体的密度大多是大于水的，在双水相萃取应用中含离子液体的水相通常在下层。
与传统有机溶剂相比离子液体的黏度相对较大，这也是目前离子液体作为新型绿色溶剂代替传统溶剂进程中的最大限制因素。Bonh?te[10]和Robert[11]课题组指出分子间作用力和氢键是影响离子液体黏度的主要因素。温度升高离子液体体积膨胀使分子间作用力及氢键作用力减少，故其黏度随着温度的升高而降低。此外还发现离子液体的黏度随着阳离子取代基上碳原子数目的增多而增加。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/yxlw/zygc/580.html
