基于离子片的离子液体构效关系和物性预测新方法

For this large family of ionic liquids, generalized reliable predictive methods for the physicochemical properties are fundamentally important for the development and design of new IL-based processes. In this project, a new fragment contribution-corresponding states (FC-CS) method based on the group contribution method and the corresponding states principle will be developed to predict critical properties of ionic liquids. The ion fragments will be specially classified for ILs considering the ionic features of ILs, and the corresponding fragment increments will be determined using the experimental data. The accuracy of the developed method will be verified indirectly via predicting density and surface tension of ILs compared with CSP method, and the literature data. With the calculated critical properties, corresponding states heat capacity (CSHC) and corresponding states thermal conductivity (CSTC) correlations will be proposed to predict heat capacity and thermal conductivity of ILs respectively. Further the mixing rule will be proposed to describe the critical properties of binary mixtures containing ionic liquid and organic solvent. The proposed FC-CS method and the two corresponding states correlations will be important for design, simulation, and analysis of new ionic liquid processes.

对于离子液体这一庞大家族而言，发展预测物性的普遍化关联法是获悉离子液体性质的一种行之有效的方法。本项目针对传统基团贡献法没有考虑离子液体中离子间库仑力的作用而导致预测临界性质的不准确性，基于离子液体结构的相似性，提出离子片划分的基团贡献-对应状态方法（FC-CS），计算离子液体的临界性质，预测其物理化学性质，与对应状态（CSP）方法、文献数据等对比，校验该方法的可靠性及准确性。在FC-CS方法计算离子液体临界性质的基础上，拓展获得离子液体热容、热导的对应状态原理表达方程。进一步提出兼顾离子-离子、离子-分子相互作用的混合规则，用以描述离子液体-有机溶剂二元混合体系的临界性质，获得二元体系的性质预测新方法，为工业化应用过程中的三传研究提供理论指导。

本项目针对传统基团贡献法没有考虑离子液体中离子间库仑力的作用而导致预测临界性质的不准确性，基于离子液体结构的相似性，提出离子片划分的基团贡献-对应状态方法（FC-CS），主要研究内容及结果包括（1）拓展离子片划分基团策略，估算离子液体的临界性质、沸点和偏心因子，预测其物理化学性质，与对应状态（CSP）方法、文献数据等对比，校验该方法的可靠性及准确性，结果表明FC-CS方法所得到的临界性质是有效的，较传统方法预测离子液体物性的精度显著提高；（2）在FC-CS方法计算离子液体临界性质的基础上，拓展获得了离子液体热容、热导、折光率的预测方程；（3）进一步提出了兼顾离子-离子、离子-分子相互作用的混合规则，用以描述离子液体-离子液体、离子液体-溶剂二元体系的临界性质，获得了二元体系的性质预测新方法；（4）实验研究离子液体及其混合体系的性质，扩充数据源的同时，进一步确定 FC -CS 方法的可靠性和准确性。项目建立的基于离子片划分策略的离子液体物性预测新方法，有望实现从离子液体微观结构上深入洞悉其构效关系，为工业化应用过程中的三传研究提供理论指导，具有重要的理论意义和实际应用价值。