离子液体团簇的形成及解簇机理的原位研究

离子液体内部存在不同尺度结构的团簇，这种团簇结构并不是孤立和静止的，在实际应用中产生了多种离子液体效应，从而影响了离子液体在催化、电化学以及材料合成等过程中的性能。因此，如何有效地控制和利用团簇及其产生的效应是离子液体应用过程中亟待解决的关键问题。本项目拟在前期实验研究积累的基础上，采用原位FTIR、NMR、TEM和Raman等分析表征技术，实时观测离子液体及其在不同溶剂中团簇的动态结构，追踪离子液体团簇的形成、聚集、以及解簇过程，阐明团簇的存在形态随外界因素的变化关系，结合量化计算/分子动力学模拟，揭示离子液体团簇的形成及解簇机理，建立离子液体团簇结构形成和解簇的模型及预测方法，实现对离子液体团簇的调控和有效利用。本课题的开展将为设计新型功能化离子液体及其工业化应用注入新的活力，为离子液体效应认识的突破提供不可或缺的科学依据。

离子液体内部存在不同尺度结构的团簇，在实际应用中产生了多种离子液体效应。本研究采用FTIR、ESI-MS及分子动力学模拟研究咪唑类离子液体结构、离子液体浓度及溶剂极性对团簇结构及现象的影响：（1）采用FTIR研究发现纯离子液体中主要存在氢键作用的离子对和以氢键网络作用的离子液体团簇；（2）采用分子动力学模拟发现在范德华作用下，咪唑环上烷基侧链相互作用形成团簇；（3）采用ESI-MS研究发现甲醇溶液中不同浓度离子液体，随着离子液体浓度的升高，大分子量的团簇含量相应的增加。（4）采用ES-MS研究发现[Bmim][BF4]离子液体在不同极性的水-甲醇-异丙醇-乙酸乙酯溶剂中表现的团簇现象不同，随着溶剂极性的降低，大分子量的团簇增加。上述结论将为离子液体应用中团簇效应的认识提供理论支持。