咪唑类离子液体在不同脂肪醇/酰胺-水混合溶剂体系中的溶液行为研究

Ionic liquids with its unique physical and chemical properties, in many fields has a broad application prospect and potential. Imidazole ionic liquids, however, was found to have a certain toxicity, inevitable environmental pollution, the commonly used chromatography and so on are not suitable for rapid monitoring the residual value of ionic liquids in aqueous solution. Although Emf method is rapid, simple and can realize the field monitoring, it is subject to backward technology of the electrode preparation. Based on our previous works on the solution chemistry and electrode preparation technology, the new type of ionic liquid cations selective electrode will be fabricated by ourselves. The thermodynamic properties of ionic liquid - alcohols (monohydric alcohol / alcohol / polyhydric glycol)/ amide – water, such as the activity coefficients, osmotic coefficients, the excess Gibbs free energy, standard Gibbs free energy of transference and volumetric properties, etc. are to be determined, and the physical - chemical database of density, viscosity, electrical conductivity and refractive index are to be built at the multi-temperature. The development of this project will not only explore the solute - solvent, solvent - solvent weak interaction between information, but also improve the development of solution chemistry and related fields, and provide scientific basis for the further application of ionic liquids.

离子液体以其独特的物理化学性质，在众多领域有着广泛的应用前景和潜力。然而，咪唑离子液体却被发现具有一定的毒性，不可避免的污染环境，常用的色谱法等都不适合快速准确的现场监测离子液体在水溶液中的残留值。电动势法虽然快速、简便并能实现现场监测，却受制于其电极制备技术的落后。本项目在以往多年研究溶液化学和电极制备技术的基础上，拟通过制备新型离子液体阳离子选择性电极，系统探讨离子液体-脂肪醇（单羟基醇/多羟基醇/多聚醇）/酰胺-水三类二元或三元体系的溶液性质，构建体系的多温密度、粘度、电导率和折光率等理化数据库，并与相关热力学模型关联，获得体系的活度系数、渗透系数，过量吉布斯自由能、标准迁移吉布斯自由能和体积性质等。本项目的开展，不仅可以进一步探讨溶质-溶剂、溶剂-溶剂之间的弱相互作用信息，促进溶液化学和相关学科的发展，并且对离子液体的进一步应用提供科学依据。

离子液体因其独特的物理化学性质，常被人们认为是一种“绿色溶剂”，并引起学术界和工业界的广泛关注。然而，离子液体往往黏度很高，阻碍了其工业化应用，而且一部分离子液体被发现具有一定的潜在毒性，对环境具有一定的破坏力。基于以上问题，本项目开展了以下研究工作：（1）合成1-烷基-3甲基咪唑六氟磷酸盐[CnMimPF6](n=2-8,10,12)离子液体并进行表征；（2）自制1-乙基/丁基-3-甲基-咪唑离子液体阳离子选择性电极，经性能检测后，与氯离子选择性电极组成原电池，采用电动势法，结合Pitzer等模型，可快速获得相应离子液体在水溶液中的活度系数、渗透系数、吉布斯自由能等热力学性质；（3）测量了单盐如KCl在1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐/1-乙基-3-甲基咪唑甲磺酸盐水溶液中的电动势，获得活度系数、渗透系数、吉布斯自由能和理论水化数等热力学性质，并探讨了离子-离子、离子-溶剂、分子-溶剂之间的相互作用；（4）探讨咪唑离子液体+醇（单元醇/多元醇/聚合醇）/胺（N, N-二甲基甲酰胺/N, N-二甲基乙酰胺/N, N-二甲基丙酰胺/N, N-二甲基乙醇胺/N, N-二甲基乙二胺）/脲（N, N-二甲基丙烯基脲/1, 3-二甲基-2-咪唑啉酮）二元体系的溶液性质，构建体系的多温密度、声速等理化数据库，并与相关热力学模型关联，获得体系的体积性质。. 通过开展本项目，建立了不同链长的1-烷基-3-甲基咪唑基离子液体的制备方法；制备的离子液体阳离子选择性电极，可快速检测溶液中离子液体含量，也可通过电动势法获得离子液体的活度系数等热力学性质；其次，通过测量离子液体-有机溶剂/水二元体系的密度、声速，扩充了此类体系的物理化学性质数据库，对深入探讨这类体系中离子液体与分子溶剂之间的相互作用，研究离子液体毒性等都奠定了一定基础，也为低粘度离子液体混合溶剂体系的开发应用指明了方向；最后，结合电动势法得到的离子液体体系热力学性质，可以判别实际溶液体系偏离理想溶液的程度，进一步获得溶液的微观结构信息。