功能型稀土离子液体的合成、荧光性能及物化性质研究

发布时间：2017-09-26 19:15

  本文关键词：功能型稀土离子液体的合成、荧光性能及物化性质研究

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【摘要】：离子液体是在室温或者室温附近以液态形式存在,完全由阴阳离子所构成的盐类。其具有高的热稳定性,几乎为零的蒸气压及结构和性能的可设计性,这些优异的性能使其广泛的应用在各种物理化学领域。稀土具有特殊的电子构型,由于其结构的特殊性使得其在光电磁等方面具有优异的表现,因此稀土元素也被誉为工业黄金。将稀土元素与离子液体结合合成新型的功能型离子液体,这类物质除了具有离子液体本身固有的性质外还结合了稀土元素优异的光电磁性。本文合成了两种新型的稀土离子液体,研究了其荧光性能并且测量了其物理化学性质。具体研究内容如下：1.以N-甲基咪唑,溴代丁烷,硝酸银,硝酸镝和硝酸钐为原料合成了两种新型离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]和[Bmim][Sm(NO3)4],通过红外光谱,核磁共振氢谱,阴阳离子电喷雾质谱,热重等表征手段对其结构进行了表征,证实了所合化合物结构的正确性。2.测定了稀土离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]和[Bmim][Sm(NO3)4]的激发与发射光谱并且发现这两种稀土离子液体具有良好的荧光性能,在紫外灯下,[Bmim][Dy(NO3)4]发出极强的黄绿色荧光,[Bmim][Sm(NO3)4]发出耀眼的红光。同时测定了这两种离子液体对于重金属的识别情况,通过实验发现加入三价铁离子会对这两种离子液体发生淬灭现象,加入Ca2+,A13+,Zn2+,Cu2+,Pb2+,Hg2+Cd2+,Co2+,Fe2+,Ni2+和Cr3+等重金属对离子液体的荧光没有影响。通过实验还发现在多种重金属离子的混合溶液中,这两种离子液体同样可以迅速专一的识别Fe(Ⅲ)且不受其他重金属离子的干扰。3.利用标准加入法测定了离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]的密度(ρ)、表面张力(y)、折光率(nD)和电导率(κ)这四个物理化学性质,同时通过外推法得到了298.15 K时含水量为零时离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]的密度、表面张力、折光率和电导率的理论值。根据Krossing和Glasser理论,得到了298.15 K离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]的晶格能以及标准熵。为了方便计算,本文提出了一个新概念——摩尔表面Gibbs自由能(gs),同时改进了Eotvos方程,通过计算摩尔表面Gibbs自由能gs、临界温度Tc和Eotvos方程经验参数(k)E成功预测了离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]的表面张力。根据空隙理论模型,利用离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]的表面张力值估算了其热膨胀系数,发现通过表面张力估算的热膨胀系数值与通过密度测量出的热膨胀系数在相同数量级上且数值相差不大,因此说明可以利用空隙模型来估算离子液体的热膨胀系数。同时通过[Bmim][Dy(NO3)4]的折光率值计算了其摩尔极化率和摩尔极化度。本文还利用Arrhenius方程和VFT方程来研究分析了离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]的电导率与温度之间变化的规律,并计算得到了[Bmim][Dy(NO3)4]离子液体的摩尔电导率,同时通过iVernst-Einstein方程计算了离子液体[Bmim][Dy(NO3)4]的扩散系数。
【关键词】：稀土 离子液体 荧光 淬灭 物理化学性质
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O645.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 绪论13-26
• 0.1 离子液体13-19
• 0.1.1 离子液体简介13-14
• 0.1.2 离子液体的结构14-15
• 0.1.3 离子液体的合成15-17
• 0.1.4 离子液体的物理化学性质17-19
• 0.2 稀土元素19-24
• 0.2.1 稀土元素简介19-20
• 0.2.2 稀土离子液体20-24
• 0.3 本文的研究思想24-26
• 第1章 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)的合成及表征26-33
• 1.1 实验试剂与仪器26-27
• 1.2 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)的合成27-29
• 1.2.1 中间体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐[Bmim]Br的合成27-28
• 1.2.2 中间体1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐的合成28
• 1.2.3 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)的合成28-29
• 1.3 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)的表征29-32
• 1.3.1 中间体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐[Bmim]Br的表征29-30
• 1.3.2 中间体1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐[Bmim]NO_3的表征30
• 1.3.3 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)的表征30-32
• 1.4 本章小结32-33
• 第2章 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)的荧光性能研究33-43
• 2.1 实验试剂与仪器33-34
• 2.1.1 实验试剂33-34
• 2.1.2 实验仪器34
• 2.2 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)的荧光光谱34-36
• 2.2.1 [Bmim][Dy(NO_3)_4]的激发、发射光谱分析34-35
• 2.2.2 [Bmim][Sm(NO_3)_4]的激发、发射光谱分析35-36
• 2.3 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)对不同金属离子的响应36-39
• 2.3.1 [Bmim][Dy(NO_3)_4]对不同金属离子的响应36-38
• 2.3.2 [Bmim][Sm(NO_3)_4]对不同金属离子的响应38-39
• 2.4 稀土离子液体[Bmim][Ln(NO_3)_4](Ln=Dy,Sm)对混合金属离子的响应39-41
• 2.4.1 [Bmim][Dy(NO_3)_4]对混合金属离子的响应39-40
• 2.4.2 [Bmim][Dy(NO_3)_4]对混合金属离子的响应40-41
• 2.5 本章小结41-43
• 第3章 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的物理化学性质测定43-61
• 3.1 实验试剂及实验仪器43-44
• 3.2 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的密度44-48
• 3.2.1 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的含水量44-45
• 3.2.2 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的密度测定45-46
• 3.2.3 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的体积性质46-48
• 3.3 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的表面张力48-53
• 3.3.1 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的含水量48
• 3.3.2 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的表面张力测定48-49
• 3.3.3 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的表面性质49-50
• 3.3.4 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的热膨胀系数50-51
• 3.3.5 Eotvos程预测离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的表面张力51-53
• 3.4 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的折光率53-55
• 3.4.1 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的含水量53
• 3.4.2 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的折光率测定53-55
• 3.4.3 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的摩尔极化度和摩尔极化率55
• 3.5 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的电导率55-59
• 3.5.1 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的含水量55
• 3.5.2 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的电导率测定55-57
• 3.5.3 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]的电导率与温度的关系57-58
• 3.5.4 稀土离子液体[Bmim][Dy(NO_3)_4]摩尔电导率与扩散系数58-59
• 3.6 本章小结59-61
• 第4章 结论61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-70
• 附录70-77
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 刘红霞;徐群;;微波法合成烷基咪唑类离子液体[J];化学试剂;2006年10期

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本文编号：925243