两类1-烷基-3-甲基咪唑离子液体与脂肪醇相互溶解性能和电化学性能研究

两类1-烷基-3-甲基咪唑离子液体与脂肪醇相互溶解性能和电化学性能研究

论文摘要

室温离子液体是近十几年来才兴起的一种绿色溶剂,作为挥发性有机溶剂的替代物,室温离子液体正引起广泛关注,被看作是继水和超临界流体之后的第二代最有前景的绿色溶剂,被广泛的应用于化工的各个领域。烷基咪唑离子液体与脂肪醇是最常见的含离子液体二元混合体系,其相互溶解性与电化学性能为烷基咪唑离子液体与脂肪醇混合体系的应用提供重要的基础数据。本文首先采用两步法合成了一系列烷基咪唑离子液体:1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)、1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Pmim]BF4)、1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Hemim]BF4)、1-庚基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Hepmim]BF4)、1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Omim]BF4)、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6)、1-戊基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Pmim]PF6)、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Hemim]PF6)、1-庚基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Hepmim]PF6)、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Omim]PF6)离子液体,用1H-NMR对其结构进行了表征,用高效液相色谱对其纯度进行了测定,可达99%;对比了合成不同碳链长度的烷基咪唑卤代盐、四氟硼酸盐和六氟磷酸盐离子液体的产率,并分析了影响因素,即产率随着烷基咪唑碳链的增长而升高,温度的升高有助于产率的提高,但所得离子液体颜色也越深;用变温法测定了烷基咪唑四氟硼酸盐/六氟磷酸盐离子液体与脂肪醇的相互溶解度数据,绘制其相互溶解度曲线,并找到其最高临界溶解温度及其离子液体质量分数;通过插值法处理相互溶解度数据得到液液平衡数据,并用NRTL方程对平衡数据进行了关联,关联结果的AAD值在1.27%-17.05%之间,平均AAD值为6.8%;测定了1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐乙醇离子液体在1mol/L、0.5mol/L、0.2 mol/L和0.1mol/L浓度下的电化学窗口值;0.2mo1/L的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-戊基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐和1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐乙醇离子液体电化学窗口值,0.2mol/L的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐乙醇、丙醇、丁醇、戊醇和己醇溶液的电化学窗口值,测得的电化学窗口值最高可以达到3.35V,并且随着离子液体浓度增大而减小,脂肪醇碳链增长而增大,烷基咪唑碳链的变化对电化学窗口值几乎无影响。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • Content
  • 第一章 绪论
  • 1.1 离子液体概述
  • 1.1.1 定义
  • 1.1.3 离子液体的特性
  • 1.1.4 离子液体的应用
  • 1.2 离子液体合成与纯化方法
  • 1.2.1 合成方法
  • 1.2.2 离子液体的纯化
  • 1.3 含离子液体的液液平衡
  • 1.3.1 研究现状
  • 1.3.2 数据测定方法
  • 1.3.3 关联与预测
  • 1.4 离子液体电解质应用
  • 1.5 本课题研究的目的意义及创新点
  • 第二章 离子液体的制备
  • 2.1 引言
  • 2.2 离子液体的合成路线
  • 2.2.1 烷基咪唑卤代盐离子液体
  • 2.2.2 烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体
  • 2.2.3 烷基咪唑六氟磷酸盐离子液体
  • 2.3 实验内容
  • 2.3.1 实验试剂
  • 2.3.2 实验仪器及装置图
  • 2.3.3 烷基咪唑卤代盐离子液体制备
  • 2.3.4 烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体制备
  • 2.3.5 烷基咪唑六氟磷酸盐离子液体制备
  • 2.4 结果与讨论
  • 2.4.1 离子液体产率
  • 2.4.2 烷基咪唑卤代盐离子液体反应温度条件考察
  • 2.4.3 离子液体图谱分析
  • 2.4.4 离子液体纯化效果
  • 2.5 小结
  • 第三章 离子液体与脂肪醇相互溶解性研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 实验内容
  • 3.2.1 实验试剂
  • 3.2.2 实验仪器
  • 3.2.3 离子液体溶解性实验
  • 3.4 结果与讨论
  • 3.4.1 离子液体溶解性
  • 3.4.2 离子液体与脂肪醇相互溶解性
  • 3.4.3 烷基咪唑离子液体与醇相互溶解性实验值与文献值的比较
  • 3.5 小结
  • 第四章 离子液体与脂肪醇液液相平衡关联
  • 4.1 引言
  • 4.2 数据处理
  • 4.3 数据关联
  • 4.4 NRTL方程关联结果
  • 4.5 小结
  • 第五章 烷基咪唑离子液体醇溶液电化学窗口
  • 5.1 引言
  • 5.2 实验内容
  • 5.2.1 实验试剂
  • 5.2.2 实验仪器
  • 5.2.3 实验步骤
  • 5.3 结果与讨论
  • 5.3.1 离子液体浓度影响
  • 5.3.2 离子液体结构影响
  • 5.3.3 脂肪醇碳链长度影响
  • 5.4 小结
  • 结论与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的论文
  • 致谢
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