离子液体与醇二元混合物物化性质的实验测定及其半经验估算

发布时间：2020-05-19 06:26

【摘要】：近年来,离子液体凭借其独特性能受到学术界和工业界的广泛关注。吡啶基离子液体是一种典型的离子液体,它不仅具有离子液体的特性,而且还具有成本低、毒性低以及很好的二氧化硫吸附能力。醚基在咪唑阳离子的引入,会赋予了离子液体特殊的性质,为进一步研究醚基离子液体的特质,设计合成了一种含醚基功能基团的疏水型离子液体。在纯离子液体中加入溶剂等物质后,能够改变离子液体的微观结构和物理化学性质。因而,离子液体二元混合体系的研究既是对离子液体可设计性的有效补充,而且还拓展了离子液体的应用范围。为此,本论文开展了如下工作:1.利用复分解法合成了三种离子液体:1-乙基-吡啶二氰胺盐[C_2py][DCA]、1-丁基-吡啶二氰胺盐[C_4py][DCA]和1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酸亚胺盐[MOEMIM][NTf_2]。分别用核磁共振氢谱(~1H NMR)、核磁共振碳谱(~(13)C NMR)、和元素分析(EA)对所合成的三种离子液体进行了表征,确定所合成产物为目标离子液体。2.首次在288.15K-318.15K温度范围内间隔5K测定了全浓度范围内(即摩尔分数x_1=0.0000~1.000)[C_2py][DCA]与醇(乙醇、正丙醇和异丙醇)、[C_4py][DCA]与醇(乙醇、正丙醇和异丙醇)和[MOEMIM][NTf_2]与醇(甲醇和乙醇)二元混合物的密度、表面张力和粘度值。3.对二元混合物的体积性质展开讨论,发现平均摩尔体积随着离子液体摩尔分数的增加而增大,随温度的升高而变大。采用Redlich-Kister方程,将超额体积对摩尔分数作图,深入的讨论离子液体与醇分子间的相互作用力。在全浓度范围内,超额摩尔体积均为负值,在最低点时离子液体分子与醇分子间的作用力最强。离子液体与醇分子间的相互作用力不仅与醇类的极性有关,也与离子液体的极性有关。另外,二元混合物的超额摩尔体积随着温度的升高而变小。4.本论文在改进李以圭溶液表面模型基础上,首次提出了全浓度范围内二元混合体系表面张力的热力学模型,得到二元混合物的摩尔表面Gibbs自由能g_s新函数。在此基础上,对二元混合物的表面性质展开讨论,超额摩尔表面Gibbs自由能g_s~E在全浓度范围内均为负值,在最低点时,二元混合物的g_s~E最小,此时,离子液体在混合物中的表面作用力最强。5.在摩尔表面Gibbs自由能g_s的基础上,首次将新的E?tv?s方程成功推广于离子液体与醇的二元混合物,与传统的E?tv?s方程相比,新E?tv?s方程的每一个参数都有明确的物理意义。6.尽管粘度偏差Δη能反应实际混合与理想混合粘度的偏差,但是它无法与超额粘滞流动的活化Gibbs自由能建立关联,为此在本文首次提出二元混合物的相对粘度η_r新概念,得到二元混合物的超额粘滞流动的活化Gibbs自由能ΔG~(≠E)的计算公式。利用Redlich-Kister方程,将计算得到的超额粘滞流动的活化Gibbs自由能ΔG~(≠E)和摩尔分数x_1的关系进行了关联。7.根据拟合后得到的Redlich-Kister方程参数A_i,首次提出了半经验估算二元混合物任何组成的平均摩尔体积、表面张力和粘度的新方法。通过比较发现,预测值与实验值较好的一致。
【图文】：

生物能源

图 1.1 API-ILs 结合的三种类型Figure 1.1 Types of A-C for combining of API-ILs3．在生物能源的方面
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O645.1

【参考文献】