咪唑类离子液体在若干分离过程中的作用机理研究

发布时间：2017-06-26 14:07

  本文关键词：咪唑类离子液体在若干分离过程中的作用机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液/液萃取与共沸分离是化学工业中常用并且非常重要的分离方法。传统液/液萃取多采用挥发性有机溶剂作萃取剂，这类萃取剂大多易燃且对环境有害，迫切需要寻找新型替代品；典型的萃取精馏体系一般以固态无机盐作为夹带剂改变共沸组成，除了固体盐难溶于共沸组分之外，实际生产过程中管道堵塞、设备腐蚀、回收困难等问题都亟待解决。离子液体，作为由阴、阳离子构成的室温熔盐，具有极性可调、不易燃、难挥发等特殊物理化学性质，在取代传统的萃取剂和夹带剂方面取得了良好的效果并展现出广阔的应用前景。但是，关于离子液体作为萃取剂和夹带剂的作用机理尚缺乏系统研究，使得进一步设计开发高效的离子液体受到限制。 本文采用核磁共振光谱、红外光谱等谱学手段与密度泛函理论计算相结合的方法，研究了离子液体作为萃取剂从水溶液中分离苯衍生物分子，作为夹带剂分离甲醇-丙酮共沸体系的作用机理。作为国家自然科学基金(21003039)和高校博士学科点专项科研基金(20104104120002)资助的一部分，主要研究内容如下： 1.利用核磁共振氢谱、碳谱和衰减全反射红外光谱与密度泛函理论相结合的方法，以四种取代苯为萃取目标物，分析了最常用作萃取剂的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与它们的相互作用；计算优化了离子液体与目标物的空间结构；利用分子中原子理论对1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐与不同取代苯相互作用强弱及离子液体对苯环芳香性的影响；提出离子液体萃取苯衍生物分子的作用机理。 2.以中、远红外光谱(4000-100cm-1)、拉曼光谱(3500-100cm-1)与密度泛函理论计算相结合的方法，研究了1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐的稳定结构与振动频率。在实验测定样品红外与拉曼光谱的基础上，对该分子的振动频率进行详细归属。从电子云密度差的角度分析该离子液体生成前后阴阳离子电子云分布的变化。利用分子中原子理论对1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐阴阳离子间相互作用进行了分析。 3.利用核磁共振氢谱、碳谱和衰减全反射红外光谱与密度泛函理论相结合的方法，研究了1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐离子液体作为夹带剂在丙酮-甲醇共沸体系中的盐效应；采用分子中原子理论和自然键轨道理论分析离子液体与共沸组分间的相互作用，，提出了离子液体作为夹带剂的作用机理。
【关键词】：离子液体 苯衍生物 甲醇 丙酮 相互作用 核磁共振 衰减全反射红外光谱 量子化学计算
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O645.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 离子液体概述11-16
• 1.1.1 离子液体的发展11-12
• 1.1.2 离子液体的合成12-15
• 1.1.3 离子液体的性质15-16
• 1.2 离子液体在分离过程中的应用16-18
• 1.2.1 离子液体在液/液萃取方面的应用16-17
• 1.2.2 离子液体在共沸体系分离中的应用17-18
• 1.3 谱学技术应用于离子液体相互作用的研究进展18-20
• 1.3.1 核磁共振光谱及其在离子液体研究中的应用18-19
• 1.3.2 红外光谱及其在离子液体研究中的应用19-20
• 1.4 分子间相互作用的量子化学计算方法20-22
• 1.4.1 量子化学计算方法概述20
• 1.4.2 分子间相互作用分析方法概述20-22
• 1.5 本文的研究动机和主要内容22-25
• 第二章 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体萃取苯衍生物的作用机理研究25-53
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验与量子化学计算26-27
• 2.2.1 实验仪器与试剂26
• 2.2.2 核磁光谱和红外光谱测定26-27
• 2.2.3 量子化学计算部分27
• 2.3 结果与讨论27-49
• 2.3.1 [Bmim][PF_6]及苯衍生物分子的密度泛函研究27-32
• 2.3.2 [Bmim][PF_6]与苯衍生物相互作用核磁共振(NMR)研究32-43
• 2.3.3 [Bmim][PF_6]与苯衍生物相互作用的量子化学研究43-49
• 2.4 本章小结49-50
• 附录50-53
• 第三章 1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐结构的量子化学研究53-67
• 3.1 引言53-54
• 3.2 实验及量子化学计算54-55
• 3.2.1 实验仪器与试剂54
• 3.2.2 离子液体[Emim][DCA]合成54-55
• 3.2.3 红外、拉曼光谱测定55
• 3.2.4 量子化学计算部分55
• 3.3 结果与讨论55-65
• 3.3.1 [Emim][DCA]的结构55-58
• 3.3.2 [Emim][DCA]的静电势分析58-60
• 3.3.3 [Emim][DCA]的 AIM 分析60-61
• 3.3.4 [Emim][DCA]的振动归属61-65
• 3.4 本章小结65-67
• 第四章 [Emim][DCA]用于共沸分离过程的作用机理研究67-81
• 4.1 引言67-68
• 4.2 实验及量子化学计算68
• 4.2.1 实验仪器与试剂68
• 4.2.2 核磁、红外光谱测定68
• 4.2.3 量子化学计算部分68
• 4.3 结果与讨论68-78
• 4.3.1 [Emim][DCA]与甲醇、丙酮相互作用的核磁共振光谱(NMR)研究68-71
• 4.3.2 [Emim][DCA]与甲醇、丙酮相互作用的 ATR-IR 光谱研究71-74
• 4.3.3 [Emim][DCA]与甲醇、丙酮相互作用的电子密度74-76
• 4.3.4 [Emim][DCA]与甲醇、丙酮相互作用的分子中原子理论分析76-78
• 4.4 本章小结78-79
• 附录79-81
• 第五章 结论与展望81-83
• 参考文献83-93
• 致谢93-94
• 攻读学位期间发表的学术论文目录94-95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：486390