咪唑類離子液體選擇性電極的制備及其活度系數(shù)研究.pdf

1、隨著離子液體在工業(yè)及生物科技等方面的應用日益廣泛,人們對于離子液體的認識也需要進一步加深,這就使得離子液體的物理化學性質的研究越來越重要。而關于離子液體在溶液中的活度系數(shù)、吉布斯自由能、焓、熵等熱力學性質的研究目前仍有很大的空白?；疃认禂?shù)是溶液中溶質的實際行為與其在理想或無限稀釋溶液中行為偏差的一種量度。作為重要的物理化學參數(shù)之一,活度系數(shù)無論在理論研究還是實際應用中都具有十分重要的意義。其中單個離子的活度系數(shù)在半透膜的離子平衡、生命過

2、程、離子交換設備的設計、地質等領域都是非常重要的。本文作為國家自然科學基金(20673033)資助課題的一部分,其主要內容和貢獻如下:
　　 1.以[Cnmim]-TBP為活性物質,鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)為增塑劑,成功制備了咪唑類離子液體的PVC膜選擇性電極。經檢測得知該電極具有較寬的檢測范圍(1.0×10-6～1mol·kg-1)和較低的檢測下限,抗常規(guī)離子干擾的能力也比較強。膜組分的改變對電極分析性能的影響較小。

3、　　 2.瞇唑基陽離子對該電極的干擾系數(shù)遵循如下規(guī)律:(1)碳鏈較短的咪唑基陽離子[Cn-xmim]+對測試電極[Cxmim]-ISE的干擾較小,干擾離子的碳鏈越長,對測試電極的干擾越大;(2)對于同一種干擾離子,當被測離子上增加一個亞甲基時,選擇性系數(shù)的對數(shù)值log Kpoti/j就會減小0.5;(3)同時當被測離子一定時,干擾離子上增加一個亞甲基,log Kpot就會增加0.5。根據此變化規(guī)律我們推測活性物質[Cnmim]-TPB

4、中,1-烷基與TBP-間存在某種特殊的相互作用。
　　 3.對活性締合物的晶體結構進行了考察,發(fā)現(xiàn)烷基鏈本身與弱相互作用的個數(shù)及位置沒有直接的關系。同時對[Cnmim]-TBP的熔點進行了測定,結果表明:所測量的幾種離子液體的熔點都比較低且隨著碳鏈的增長而降低。因此初步將其界定為一類新型離子液體。
　　 4.用離子選擇性電極分別測定了不同溫度下咪唑類離子液體([Cnmim]Cl)在水溶液中的平均離子活度系數(shù)γ、滲透系數(shù)φ

5、以及過量Gibbs自由能GE。結果表明:(1)溫度(308.15K～328.15K)對γ、GE的影響很小,只有φ在濃度較大時隨溫度的增加而略微增大;(2)在檢測范圍內,離子液體的)γ和φ均隨濃度的增加而減小,并且隨著濃度增加減小的趨勢也逐漸變緩;(3)在相同的溫度和濃度下幾種熱力學參數(shù)值均隨著碳鏈的增長而減小即:Y[C4mim]Cl>Y[C6mim]Cl>Y[C8mim]Cl(Y代表γ,GE,和φ)。
　　 5.測定了不同溫度下

6、的水溶液中單個離子活度系數(shù)。結果表明:(1)咪嘩基陽離子的活度系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律較復雜,但所有離子液體的氯離子的活度系數(shù)均隨溫度的升高而減小;(2)在檢測范圍內單個離子的活度系數(shù)均隨濃度的增加而減小;(3)在相同的溫度和濃度下,單個離子活度系數(shù)遵循Y[C4mim]Cl>Y[C6mim]CI>Y[C8mim]Cl(Y代表γ+和γ-)的變化規(guī)律。
　　 6.測定了298.15K時[C4mim]Cl+NaCl+水體系中的活度系數(shù)。結