离子液体团簇介尺度结构及调控机制研究

It is known that high viscosity of ionic liquids (ILs) slows down its industrialization process, and hinders the application in reaction and separation etc. In essence, high viscosity is caused by electrostatic force, hydrogen bond and cluster structure in IL. In the project, cluster structure is selected as the object. Aqueous solution mixed with ILs is the research system. Force fields for several kinds of ILs will be set up, and evaluation standard of cluster will be developed and perfected. Molecular simulation, combined with mass spectra, small angle X-ray scattering, etc. will be used. In order to investigate the formation and change mechanism for cluster, we will explore the electrostatic and hydrogen bond and van der Waals interactions between ions and molecules, and clarify the formation, aggregation, broken processes from the perspective of the interaction. Based on the above researches, we will obtain the stability conditions and critical conditions of clusters structure, and reveal the influence rule and dynamic characteristics. The project will provide a scientific basis for reducing the ILs viscosity and its application in the reaction and separation.

众所周知，离子液体的高粘度减慢了其工业化进程，阻碍了离子液体在反应、分离等方面的应用。本质上，离子液体内部的静电、氢键作用及团簇结构是造成高粘度的本质因素。本项目以离子液体团簇介尺度结构为核心，以离子液体水溶液作为研究对象，建立多种离子液体的分子力学力场，开发并完善团簇的评价标准；采用分子模拟方法结合质谱、小角X射线散射等实验表征技术，从团簇介尺度结构的形成及变化的微观机理出发，系统地研究离子液体团簇结构受离子-离子，离子-分子间的静电、氢键及范德华作用的影响，从原子/分子相互作用的角度阐明团簇结构形成、聚并、破碎及新团簇产生等变化过程的作用机制；获得团簇结构的稳定性条件及突变的临界条件，揭示团簇介尺度结构的影响规律和动力学特征，为离子液体的解簇降粘及其在反应、分离等方面的应用提供科学基础。

离子液体内部的静电、氢键作用及团簇结构是造成高粘度的本质因素。离子液体的高粘度减慢了其工业化进程，阻碍了离子液体在反应、分离等方面的应用。本项目以离子液体团簇介尺度结构为核心，以离子液体水溶液作为研究对象，建立多种离子液体的分子力学力场，开发并完善团簇的评价标准；采用分子模拟方法结合动态光散射和透射电镜等实验表征技术，从团簇介尺度结构的形成及变化的微观机理出发，系统地研究离子液体团簇结构受离子-离子，离子-分子间的静电、氢键及范德华作用的影响，从原子/分子相互作用的角度阐明团簇结构形成、聚并及新团簇产生等变化过程的作用机制；获得团簇介尺度结构的影响规律和动力学特征，为离子液体的解簇降粘及其在反应、分离等方面的应用提供科学基础，有望为介尺度科学推动离子液体的应用提供科学支撑。