离子液体应用过程中的长期稳定性研究

离子液体具有独特的性质，因而受到科学和工业界的广泛关注。高稳定性是应用离子液体的前提，然而，离子液体的稳定性与其结构的关系及其分解机理尚不完全清楚。另外，离子液体应用过程与其接触的其它物质对离子液体的稳定性也有很大影响。揭示离子液体的稳定性与其本身结构以及与其接触的其它物质的规律和内在关系，是急需解决的科学问题。.本项目开展离子液体在应用过程中的长期稳定性的研究。拟选择代表性的离子液体体系，用TG和DSC等手段研究其热稳定性，阐明热稳定性与其结构的关系。研究典型气体、溶剂以及固体（催化剂、分子筛、电极等）对离子液体稳定性的影响。通过研究离子液体的分解产物与离子液体结构和混合物组成的关系，探讨离子液体的分解机理，进而获得稳定性评价标准，建立预测稳定性的模型。本研究有助于加深对离子液体性质的理解，从而为科学研究和工业应用中离子液体的设计、选择提供理论指导。

关于离子液体（ILs）的研究已经进行了多年，有大量论文发表。ILs的长期稳定性是其工业化应用的前提，但是关于这方面只有零散的研究，数据的可适用性、对比性和可预测性比较差，缺乏对应用的指导性，所以我们提出了研究ILs在应用过程中的长期稳定性这个课题。.在本项目的支持下，项目组系统研究了ILs的稳定性，分解和蒸发，离子度，及其与水、CO2等的相互作用，应用于生物质处理所涉及的关键科学问题，主要取得如下进展。.对于66种ILs的长期稳定性、分解温度、分解活化能进行深刻研究，得到了结构因素对稳定性的影响规律，并首次提出稳定性的评判标准，IECR，2014，53，8651，被选为Editor’s choice；得到了33种ILs和23种低共熔溶剂的电化学窗口值，评价了其电化学稳定性，结果作为邀稿发表于《中国科学》英文版；提出了定量研究ILs分解和蒸发的方法，IECR，2012，51，7418，结果被Chem Soc Rev 2013，42，5963共6处大段引用；得到了ILs的离子度、稳定性和气液相组成。.水作为杂质对ILs的应用有显著影响，我们得到了约50种ILs吸湿性规律，提出了吸湿机理、动力学公式和定量亲疏水性标度，发展了预测ILs吸湿性的方法PCCP，2012，14，12252；ACS Sustain Chem Eng，2014，2，138；用二维相关光谱研究了ILs吸湿的动态过程，发现吸湿受不同的作用力控制，而且溶解了生物质的ILs吸湿性的动态过程有显著区别JPC B，2014，118，6897；JPC B，2014，118，11523；并提出离子的表面电势是决定其对水结构影响的关键因素，PCCP，2015，17，3241；受邀在《科学通报》上综述了上述研究。.提出了用压缩CO2将生物质从ILs中再生的创新性方法Green Chem，2014，16，2102；Green Chem，2014，16，2736；研究了其和低共熔溶剂与分子溶剂的卤键相互作用，PCCP，2014，16，5071-5075；Green Chem，2016；将其用于高效剥离二维材料，ACS Appl Mater Inter, 2015，7，27608。.本项目对ILs应用过程中的长期稳定性及其和分子溶剂间弱相互作用等相互作用的研究深化了对其结构性质的科学理解，对其工业应用也有一定的指导作用。