离子液体中团簇形成机理及规律研究

宏观上看似均匀的离子液体，在纳微尺度上可能存在团簇，造成了离子液体高粘度的同时，也限制了离子液体在分离、催化以及电化学等领域的应用；另一方面，形成团簇的离子液体作为添加剂可以提高溶液的表面活性和聚集能力，从而有效地调节体系的物理化学性质。因此，有效地控制并利用离子液体的团簇是我们目前面临的一个挑战。本课题在实验数据的基础上，拟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，结合核磁、红外等实验表征技术，采用分子模拟方法，研究离子液体的聚集行为及机理，探索团簇原子、基团的运动规律，考察温度和添加剂对团簇的影响，为设计解簇剂提供理论支持。本课题将为离子液体的基础研究及工业化应用提供科学依据，具有重要的理论意义和实际价值。

离子液体存在的纳微团簇结构对于分离、催化以及电化学方面的应用存在重要影响。本项目运用模拟为主实验验证为辅的方法，针对咪唑类、胍类以及膦类离子液体体系的纳微团簇结构及其影响规律进行了深入系统的研究。1）采用AMBER的力场构建方法，建立了数十种离子液体的分子力学力场；2）在动力学模拟的基础上，揭示了离子液体团簇结构的微观特征，获得了温度对团簇结构的影响规律；3）设计合成了若干种离子液体，采用核磁与质谱表征并验证了模拟得到的离子簇结构；4）在此基础上，开发了离子液体团簇结构的评价标准。综上所述，本项目的开展，建立了离子液体纳微结构的系统的模拟及实验验证方法，为设计低粘度的功能化离子液体，开发均质的离子液体介质提供了科学的指导。