胺型離子液體的結構與性質關系研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、離子液體(Ionic liquids)是在綠色化學的框架下發(fā)展起來的全新的介質和“軟”功能材料,由于其獨特的物理化學特性和可設計性,使其在清潔生產,有機合成,分析化學等領域顯示出廣泛的應用前景。在各類離子液體中,胺型離子液體由于原料廉價易得、合成方便、毒害性小而備受關注。目前對于胺型離子液體結構的認尚處在初步探索階段,還沒有完全找到離子液體的性質隨結構變化的規(guī)律,所以對于胺型離子液體的進一步開發(fā)和應用受到很大的限制。本論文采用量子化學計

2、算、實驗及圖譜相結合的方法,從研究胺型離子液體的內部結構出發(fā),進一步擴展到胺型離子液體的合成反應機理的研究。
   第一部分胺型離子液體的合成。采用廉價的起始原料,在無溶劑條件下,一步合成得到胺型離子液體(包括酰胺型和醇胺型離子液體)。通過紅外譜圖分析了酰胺型和醇胺型離子液體的合成機理。測定總結了胺型離子液體的一些物理化學性質規(guī)律。
   第二部分胺型離子液體的微觀結構。利用密度泛函理論(DFT)對胺型離子液體的微觀結構

3、進行了進一步的探討。主要分為無水和含水分子兩個方面來研究酰胺型和醇胺型離子液體內部陰陽離子之間、陰離子與水分子、陽離子與水分子之間的相互作用。研究發(fā)現,無水分子的胺型離子液體的體系中,陰陽離子主要通過離子氫鍵的作用形成穩(wěn)定的結構。與咪唑型離子液體不同的是,陽離子中N原子形成的氫鍵是導致胺型離子液體的粘度的增大的原因。在含水分子的胺型離子液體的體系中,水分子可以和親水的BF4-陰離子形成強氫鍵作用,它們在離子液體中可以形成BF4-…H2O

4、和H2O…BF4-…H2O的結構。胺型離子液體中陽離子也可以和水分子形成強氫鍵作用,其氫鍵鍵能范圍在30~100kJ·mol-1之間。
   第三部分胺型離子液體的合成機理。此部分在上面的研究基礎上對胺型離子液體合成反應機理進行研究。研究表明,胺型離子液體的合成反應路徑為R→IM→TS→P。酰胺型離子液體的合成中,整個反應的熱效應為-19.27kJ·mol-1,中間體IM1要通過70.58kJ·mol-1的能壘達到過渡態(tài)TS1。

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