离子液与聚离子液体的制备及性能研究

论文摘要

离子液体是在室温或100°C以下呈液态,由正离子与负离子构成的液态离子化合物,具有不挥发,不易燃,可循环性及较高的热稳定性等优点,现已广泛应用于催化、分离、电化学、有机合成、高分子及纳米材料等领域。聚离子液体与离子液体一样,均由不同阳离子和不同阴离子组成,且与离子液体具有相同的官能团,所以也具有很多类似的功能。聚离子液体主要应用于高分子催化剂、离子导电材料、抗静电材料、抗菌材料等研究领域。目前,随着离子液体与聚离子液体理论研究及应用技术的发展,需要更多新型的、具有特殊功能的离子液体与聚离子液体材料来满足各方面的需求及丰富离子液体与聚离子液体的基础化学理论。为此,本论文制备了七种咪唑类离子液体,十四种新型双阳离子型离子液体及四种新型聚离子液体。主要包括以下内容:1.在无溶剂的状态下,采用未改装的家用微波炉制备了一系列1-烷基-3-甲基咪唑类离子液体,考察了微波功率、反应时间及原料配比对离子液体转化率的影响,得出了最佳制备条件;利用FT-IR、1H-NMR对离子液体的化学结构进行了表征,并研究了其物理化学性质。结果表明:随着咪唑环N上烷基链的增长,咪唑类离子液体的熔点增大、热稳定性增加,但其在室温（25°C）下的吸水性和表面张力均减小。2.采用高温高压法,在无溶剂状态下制备了一系列新型四甲基乙二胺（TMEDA）类双阳离子离子液体,考察了反应温度、反应时间及原料配比对离子液体转化率的影响,得出了最佳制备条件;利用FT-IR、1H-NMR对离子液体的化学结构进行了表征,并研究了其物理化学性质。结果表明:随着四甲基乙二胺两端N上烷基链的增长,四甲基乙二胺类离子液体的熔点增大、热稳定性增加,但其在室温（25°C）下的吸水性和表面张力均减小。3.采用高温高压法,在无溶剂状态下制备了一系列新型三乙烯二胺（TEDA）类双阳离子离子液体,也考察了反应温度、反应时间及原料配比对离子液体转化率的影响,得出了最佳制备条件;利用FT-IR、1H-NMR对离子液体的化学结构进行了表征,并研究了其物理化学性质。结果表明:随着三乙烯二胺两端N上烷基链的增长,三乙烯二胺类离子液体的熔点增大、热稳定性增加,但其在室温（25°C）下的吸水性和表面张力均减小。4.采用微波法,在无溶剂状态下制备了四种新型聚阳离子离子液体,确定了微波反应功率,并对得到的聚离子液体进行了红外表征;在一定质量浓度和温度下,利用乌氏粘度计测定了所得样品的流出时间;利用差示扫描量热仪（DSC）对其玻璃化转变温度（Tg）进行了测定;并利用热重分析仪（TGA）研究了其热稳定性。结果表明:在相同质量浓度和温度下,四甲基乙二胺和1,4-二溴丁烷制得样品的流出时间最长,分子量最大;三乙烯二胺和1,4-二溴丁烷制得样品具有最高的玻璃化转变温度,而三乙烯二胺和1,6-二溴己烷制得样品的热稳定性最好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 离子液体的性质、分类及表征
• 1.2.1 离子液体的性质
• 1.2.2 离子液体的分类
• 1.2.3 离子液体的表征
• 1.3 离子液体的结构和性能及其制备
• 1.3.1 离子液体的结构和性能
• 1.3.2 离子液体的制备
• 1.4 离子液体的应用
• 1.4.1 离子液体在精细化工领域中的应用
• 1.4.2 用于分离提纯技术
• 1.4.3 用于电化学研究
• 1.4.4 在色谱中的应用
• 1.4.5 在发光元件中的应用
• 1.4.6 在传感器中的应用
• 1.4.7 在太阳能电池中的应用
• 1.4.8 离子液体在生物领域中的应用
• 1.5 从离子液体到聚离子液体
• 1.6 聚离子液体的应用
• 1.7 本课题研究的目的、内容及意义
• 第二章 咪唑类离子液体的微波制备及性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验试剂
• 2.3 实验仪器
• 2.4 咪唑类离子液体的制备
• 2.4.1 合成路线
• 2.4.2 最佳实验条件的确定
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 红外图谱解析
• 2.5.2 核磁图谱解析
• 2.5.3 熔点
• 2.5.4 吸水性
• 2.5.5 表面张力
• 2.5.6 热稳定性
• 第三章 四甲基乙二胺类离子液体的制备及性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验试剂
• 3.3 实验仪器
• 3.4 四甲基乙二胺类离子液体的制备
• 3.4.1 合成路线
• 3.4.2 最佳实验条件的确定
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 红外图谱解析
• 3.5.2 核磁图谱解析
• 3.5.3 熔点
• 3.5.4 吸水性
• 3.5.5 表面张力
• 3.5.6 热稳定性
• 第四章 三乙烯二胺类离子液体的制备及性能研究
• 4.1 实验试剂
• 4.2 实验仪器
• 4.3 三乙烯二胺类离子液体的制备
• 4.3.1 合成路线
• 4.3.2 最佳实验条件的确定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 红外图谱解析
• 4.4.2 核磁图谱解析
• 4.4.3 熔点
• 4.4.4 吸水性
• 4.4.5 表面张力
• 4.4.6 热稳定性
• 第五章 聚离子液体的微波制备及性能研究
• 5.1 实验试剂
• 5.2 实验仪器
• 5.3 聚离子液体的微波制备
• 5.3.1 三乙烯二胺和1，4-二溴丁烷微波制备聚离子液体
• 5.3.2 三乙烯二胺和1，6-二溴己烷微波制备聚离子液体
• 5.3.3 四甲基乙二胺和1，4-二溴丁烷微波制备聚离子液体
• 5.3.4 四甲基乙二胺和1，6-二溴己烷微波制备聚离子液体
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 红外图谱解析
• 5.4.2 分子量比较
• 5.4.3 玻璃化转变温度的测定
• 5.4.4 热稳定性
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位其间发表论文