咪唑基离子液体—水与纤维素相互作用的研究

发布时间：2017-07-31 10:36

  本文关键词：咪唑基离子液体—水与纤维素相互作用的研究

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【摘要】：在本课题前期研究中发现,离子液体-水体系对生物质各组分的溶解具有选择性,而且其机制与纯离子液体对生物质的作用有很大差异。离子液体-水体系在生物质领域的应用比纯离子液体更具有优势。本论文以生物质的主要组分——纤维素为研究对象,研究离子液体-水体系与纤维素间的相互作用,为离子液体-水体系处理生物质提供理论基础。本论文主要研究内容包括:1、利用扫描电镜研究不同浓度离子液体水体系中,脱脂棉纤维素表面的变化;2、利用衰减全反射红外光谱法(ATR-IR)研究不同浓度离子液体水体系在不同温度下对纤维素表面官能团的影响,分析不同浓度、温度下离子液体和水对纤维素的吸附差异;3、利用热重研究不同浓度离子液体水体系在不同温度下对纤维素结构的影响;4、利用X射线衍射(XRD)研究不同浓度离子液体水体系在不同温度下对纤维素结晶指数的影响。通过实验分析,得到以下结论:1.通过衰减全反射红外光谱分析,纤维素在低浓度离子液体区(XIL0.129),纤维素吸附水的量大于[C4mim]Cl,随着离子液体浓度的增大(XIL0.274),[C4mim]Cl与纤维素分子作用增强,纤维素结构中的氢键网络发生变形但没有断裂,而在高浓度离子液体区(XIL0.274),离子液体的阳离子会与纤维素分子形成较强的相互作用,渐渐的解离纤维素原来致密的氢键网络结构。2.通过热重分析,在30℃下,离子液体-水体系对纤维素的作用很小,纤维素Tdcp几乎没有发生改变;在160℃下,随着离子液体浓度的增大,纤维素Tdcp减小,离子液体-水对纤维素表面的作用明显增强。3.通过X射线衍射分析,在160℃下,离子液体-水体系处理纤维素3h后,纤维素的结晶指数先增大后减小,这是因为离子液体-水都先对纤维素表面的非结晶区进行作用,将无定形的纤维素进行溶解,暴露出了更多的结晶区,在结晶指数中体现出增大的现象。当离子液体-水体系进一步与纤维素作用的时候,接触的是结晶区的区域,随着离子液体-水对纤维素相互作用的深入,结晶区的表面分子结构开始松动,表现出纤维素结晶指数降低。4.通过扫描电镜分析,纤维素在30℃下由不同浓度的离子液体处理过后的表面先出现了褶皱,随之表面一层开始脱落,在160℃下,离子液体水体系对纤维素表面的作用更加明显,尤其是当XIL=0.274时纤维素的表面不仅脱落,而且整个纤维素被拉扯撕裂开。
【关键词】：纤维素 离子液体 水 吸附行为
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O636;O645.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 纤维素概述10-13
• 1.1.1 纤维素的物理化学性质12
• 1.1.2 纤维素的结构12
• 1.1.3 纤维素的结晶度12-13
• 1.2 离子液体13-16
• 1.2.1 离子液体简介13-14
• 1.2.2 离子液体在生物质处理方面的研究进展14-15
• 1.2.3 离子液体-水15-16
• 1.3 本文研究内容和意义16-17
• 第二章 实验部分17-25
• 2.1 实验仪器与药品17-18
• 2.1.1 实验仪器17-18
• 2.1.2 实验器皿18
• 2.2 实验药品及试剂18-19
• 2.3 离子液体的合成及检测19-22
• 2.3.1 原料纯化19-20
• 2.3.2 1-丁基3甲基咪唑氯盐（[C_4mim]Cl）的合成20-21
• 2.3.3 1-丁基3甲基咪唑氯盐（[C_4mim]Cl）的红外表征21-22
• 2.4 不同浓度[C_4mim]Cl-H_2O体系处理纤维素22-23
• 2.4.1 常温下不同浓度[C_4mim]Cl-H_2O体系处理纤维素22-23
• 2.4.2 高温下[C_4mim]Cl-H_2O体系处理纤维素23
• 2.5 仪器分析23-25
• 2.5.1 热重分析（TGA）23
• 2.5.2 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)23-24
• 2.5.3 X射线衍射分析(XRD)24
• 2.5.4 扫描电子显微镜分析(SEM)24
• 2.5.5 电导率分析24-25
• 第三章 结果与讨论25-41
• 3.1 离子液体水溶液中电导率的变化25-26
• 3.2 ATR-IR法研究[C_4mim]Cl-H_2O体系对纤维素表面的作用26-35
• 3.2.1 离子液体水溶液中相对水含量的变化26-28
• 3.2.2 [C_4mim]Cl浓度对纤维素结构的影响28-35
• 3.3 [C_4mim]Cl-H_2O溶液处理后纤维素的热重分析35-37
• 3.4 [C_4mim]Cl-H_2O溶液处理后纤维素的X射线衍射分析37-38
• 3.5 [C_4mim]Cl-H_2O溶液处理后纤维素的扫描电镜分析38-41
• 第四章 结论与展望41-43
• 4.1 结论41
• 4.2 展望41-43
• 参考文献43-47
• 致谢47-48
• 附录 攻读硕士期间发表的学术论文48

【参考文献】

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本文编号：598758