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室温离子液体的研究是国际上新近发展起来的热门课题之一。离子液体的工业化应用,离不开离子液体和含离子液体体系的基础物理化学性质的支持。从实际应用考虑,对于离子液体性质的认识也不能局限于自身阴、阳离子的结构,还应考虑离子液体阴、阳离子与其它溶剂分子的相互作用。但是,目前关于离子液体阴离子的溶剂化行为常被人们忽视,缺乏系统的研究。本工作作为国家自然科学基金(NO.20703014)资助课题的一部分,主要研究内容如下:
(1)在前人工作的基础上,制备并纯化了[C8mim]X(X=Cl-,Br-,NO3-,BF4-,PF6-,ClO4-,N(CN)2-,-CO2CH3,-CO2CH2OH,-CO2Ph,-SO3PhNH2)等十一种咪唑类离子液体,其中[C8mim]X(X=N(CN)2-,-CO2CH3,-CO2CH2OH,-CO2Ph,-SO3PhNH2)为首次报道。
(2)利用Anton Paar DMA60/602型数字密度计首次在298.15K精确测定了六种离子液体[C8mim]X(X=NO3-,ClO4-,N(CN)2-,-CO2CH3,-CO2CH2OH,-CO2Ph)的密度。结合前期的研究结果和文献报道的数据,探讨了离子液体的密度随阴离子摩尔质量和阳离子烷基链的变化关系。
(3)精确测定了298.15K,十一种离子液体、BuaNBPh4和Bu4NBr在四种有机溶剂(AN、PC、DMSO、DMF)中的密度数据,计算了电解质在给定有机溶剂中的标准偏摩尔体积。根据TATB假定和加和规则得到单个离子在有机溶剂中的标准偏摩尔体积。分析了溶剂的性质及阴离子结构对标准偏摩尔体积的影响,探讨了离子液体的离子与溶剂间的相互作用。
(4)利用AVS310型高精度光电计时粘度计精确测定了298.15K上述十一种离子液体、Bu4NBPh4和Bu4NBr在四种有机溶剂(AN、PC、DMSO、DMF)中的粘度数据,计算了离子液体在有机溶剂中的粘度B-系数。根据TATB假定和加和规则得到单个离子在有机溶剂中的粘度B-系数,分析了阴离子的粘度B-系数随溶剂性质和阴离子结构的的变化规律,结合体积性质研究得到的结论,进一步深入探讨了阴离子与溶剂分子相互作用的本质。