以二(三氟甲基磺酰)亚胺锂为基底的室温熔融盐电解质热学及电化学性质的比较研究

制备了一系列二 (三氟甲基磺酰 )亚胺锂 [Li N( SO2 CF3 ) 2 ,Li TFSI]与尿素及其衍生物形成的新型室温熔融盐电解质 ,并对其热学性质及电导率进行了比较研究 .受甲基取代基的影响 ,Li TFSI-甲基脲体系的共熔温度最低 ,为 -38℃ .Li TFSI-尿素体系的室温电导率最高 ,为 1 .74× 1 0 - 4 S/ cm,5 0℃电导率为 1 .2 4×1 0 - 3 S/ cm.

二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的应用与制备

介绍了一种重要的有机氟化物——二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的特性及其制法;叙述了它在有机合成和有机离子导体方面的应用;对近期国外报道的制备方法进行了工业生产的可行性分析。

均相Brønsted酸捕获剂全氟烷基磺酰亚胺内盐的研制

为实现对有机反应中均相Brønsted酸的有效捕获祸首,本文以三氟甲基磺酰胺为原料合成了含三氟甲基磺酰亚胺官能团(CF_(3)SO_(2)NHSO_(2))的全氟烷基磺酰亚胺内盐,其结构通过FT-IR,1HNMR,19FNMR手段进行表征。探究内盐分别在CH_(3)NO_(2)和CH_(3)CN这两种纯溶剂体系中对小分子均相Brønsted酸(CF_(3)SO_(3)H、CH_(3)SO_(3)H、H_(2)SO_(4)和对甲苯磺酸等)回收效能的研究。结果显示偶极离子对小分子均相Brønsted酸具有很好的循环回收效果。

二(三氟甲基磺酰)亚胺锂对磷酸铁锂正极高温行为的影响

系统研究了电解质锂盐对磷酸铁锂电极高温性能的影响,并探讨了相关的作用机理.差示扫描量热仪测试显示,与LiPF6相比,二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和LiBF4具有对水份稳定且热稳定性好的优点,更适合高温条件下使用.应用等离子体发射光谱考察LiFePO4在55℃和不同电解液体系中铁离子溶出程度,结果表明,在LiTFSI和无氟锂盐电解液中LiFePO4的铁很少溶出,而在LiPF6电解液中却溶出严重,且FePO4的铁溶出量高于LiFePO4.循环伏安和光学显微镜测试结果显示少量LiBF4的加入能有效抑制LiTFSI对集流体铝箔的腐蚀.以LiTFSI和LiBF4作为混合锂盐配成的电解液能显著改善LiFePO4/Li电池的高温电化学性能,在55℃和1 C倍率下循环40次后放电比容量达147.7 mAh/g.

1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐强化微生物电解池丙硫醇降解性能的研究

采用离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐,[EMIM][Tf_(2)N])强化微生物电解池降解性能.结果表明,[EMIM][Tf_(2)N]提高了微生物电解池的丙硫醇降解效率,[EMIM][Tf_(2)N]最佳体积浓度为15%,丙硫醇脱硫率和矿化率分别从81.5%和50.5%增加至87.4%和69.3%.[EMIM][Tf_(2)N]提高了微生物电解池的丙硫醇降解速率,采用Haldane模型分析丙硫醇降解动力学,最大比降解速率(v_(max))从3.4 mg·L^(-1)·h^(-1)·cm^(-2)提高至3.7 mg·L^(-1)·h^(-1)·cm^(-2).[EMIM][Tf_(2)N]提高了生物阳极的电子传递速率,循环伏安曲线显示,生物阳极上氧化峰值电流从0.143 mA增加到0.385 mA,还原峰值电流从0.212 mA增加到0.557 mA.[EMIM][Tf_(2)N]提高了阳极微生物多样性,高通量测序结果显示,弓形菌属、硫杆菌属、产碱杆菌属、红杆菌属、解蛋白质菌属、嗜中温黏着杆菌、鲁杰氏菌属、嗜甲基菌属、厌氧醋菌属等微生物相对丰度明显增加.

五种1-烷基-2,3-二甲基咪唑型离子液体的合成及作为Li/LiFeO_4电池电解液的研究

合成了五种新的1-烷基-2,3-二甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺离子液体(alkyl-DMimTFSI).以离子液体作为Li/LiFeO4电池电解液,分别考察不同烷基(正丁基、正戊基、正辛基、异辛基和正癸基)对电解液理化性质、界面性质和电池行为的影响.结果表明离子液体的电化学窗口都可以达到5.6V(-0.4～5.2Vvs.Li+/Li),显示它们具有较好的电化学稳定性.加入碳酸亚乙烯酯作为添加剂后,离子液体电解液在Li负极形成稳定的固体电解质相界面膜(SEI),从而提高了Li负极的稳定性,保护了Li片不受腐蚀.电化学阻抗和循环伏安分析进一步揭示LiFeO4正极与离子液体电解液也有良好的兼容性.此外,研究还表明离子液体中烷基种类严重影响它们的电池行为.采用butyl-DMimTFSI和amyl-DMimTFSI电解液体系的电池充放电容量和可逆性明显优于另外三种离子液体,它们的首次放电容量分别达到145和152.6mAh/g,并表现出良好的充放电循环性能.因粘度最大,采用isooctyl-DMimTFSI电解液的电池首次放电容量仅为8.3mAh/g,但添加碳酸丙烯酯(质量比1∶1)稀释后首次放电容量上升至132.4mAh/g.

苯并三氮唑离子液体作为钢/钢摩擦副润滑剂的腐蚀性及摩擦学性能研究

为了抑制传统离子液体的金属腐蚀性,本文中合成了系列苯并三氮唑离子液体;研究了此类离子液体的物化性质、热稳定性和对钢的腐蚀性;在SRV摩擦磨损试验机上采用钢/钢摩擦副考察了室温和高温条件下此类离子液体的摩擦学性能;采用SEM和XPS对磨斑表面的进行了分析.结果显示:苯并三氮唑离子液体与含有相同阴离子的咪唑类离子液体相比,热稳定性略有下降,但在钢/钢摩擦副条件下其减磨抗磨性能占优,因此推断此类离子液体良好的抗磨性能归因于其对钢无腐蚀性.

酯基功能化离子液体作为钢/钢摩擦副润滑剂的摩擦学性能研究

合成了含酯基官能团的咪唑类离子液体;研究了其物化性质及热稳定性;通过与非功能化的烷基咪唑离子液体对比,在SRV摩擦磨损试验机上研究了常温及高温条件下酯基功能化离子液体作为钢/钢摩擦副润滑剂的摩擦学性能;用SEM和XPS对磨斑表面进行了分析.结果表明:酯基功能化离子液体具有很高的热稳定性;酯基团的引入使得离子液体的黏度有所增加,导致其在较低载荷下的减摩性能降低,但引入的酯基官能团增强了离子液体对金属表面的化学吸附力,使其抗磨性能显著提高,在高载荷下离子液体分解所产生的活性元素氟与摩擦副表面的金属发生摩擦化学反应,生成以氟化亚铁和氧化铁为主体的边界润滑膜,从而降低了摩擦和磨损.同时发现含有TF2N-阴离子的功能化离子液体较含有BF4-阴离子的功能化离子液体具有更好的抗磨性能;含有较长N-烷基链的功能化离子液体的抗磨减摩性能较好.

系列功能化离子液体的合成表征及其性质研究

通过两步法合成了含不同阴离子的系列含酯基官能团的咪唑类离子液体,用核磁共振、红外光谱、元素分析对其进行了结构表征,证明了该合成方法的可靠性;对功能化离子液体的基本物化性质及热稳定性等进行了全面研究,并选择了含有相同烷基的未功能化离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐进行对比,发现酯基官能团的引入,使烷基咪唑类离子液体展现出不同的物化特性。所合成的含酯基功能化离子液体为进一步开展离子液体的各方面研究提供了全新的材料并打下了一定基础。

预测乙烷/离子液体系统溶解平衡的UNIFAC模型

采用UNIFAC模型对乙烷在1-烷基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰亚胺盐([RMIm][Tf2N],R=乙基(E)、丁基、己基、辛基(O)、癸基)离子液体中的113个溶解度数据进行关联,得到了乙烷与主基团CH2—和[MIm][Tf2N]间的交互参数,建立了预测乙烷在该类离子液体中溶解度的UNIFAC模型。利用该模型预测了乙烷在[EMIm][Tf2N]和[OMIm][Tf2N]两种离子液体中的溶解度,预测值与文献值吻合较好,平均误差分别为4.01%和3.81%,最大误差为9.86%。将该模型用于分析改变烷基链长对乙烷在[RMIm][Tf2N]离子液体中溶解度的影响发现,在烷基链长较短时,增加其链长可有效提高乙烷的溶解度;但当烷基链长较长时,其效果减弱。该模型可对乙烷在该类离子液体中的溶解度进行有效预测,为其相关的传质分离过程提供相平衡数据。

含PyR_(14)TFSI电解液LiMn_2O_4正极高温电化学性能

利用差示扫描量热仪(DSC)、电化学工作站、BTS电池测试系统、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散谱(EDS)等方法 ,研究了含离子液体N-甲基丁基吡咯烷二(三氟甲基磺酰)亚胺盐(PyR14TFSI)电解液性能以及LiMn2O4电极高温电化学性能.结果表明,随着1 mol·L-1LiPF6EC/EMC/DMC(1:1:1,by volume)中PyR14TFSI添加量的增大,电解液的电导率逐渐增大,添加量为2.5%(by mass)时,电解液DSC曲线由89.3oC、201oC、224oC三个强吸热峰变为116.6 oC和244.3 oC两个强吸热峰;50 oC下,LiMn2O4倍率性能显著提高,2C放电比容量提高16 mAh·g-1,100循环周期后容量保持率为88.3%(提高2.2%).PyR14TFSI添加有利于电极结构的稳定.

混合锂盐LiTFSI-LiODFB基电解液的高温性能

研究双（三氟甲基磺酰）亚胺锂（LiTFSI）和二氟草酸硼酸锂（LiODFB）混合锂盐电解液用于磷酸铁锂（LiFePO_4）锂离子电池时的高温60℃性能,用SEM和X射线光电子能谱（XPS）研究高温60℃下LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀及LiODFB的防腐蚀机理。在高温60℃下,LiODFB的加入能减少LiTFSI基电解液对铝箔的腐蚀;当LiTFSI与LiODFB物质的量比为4∶6时,混盐基电解液电池以1 C在2.5~4.2 V充放电,第80次循环的放电容量保持率为99.7%,优于商业化六氟磷酸锂（LiPF_6）基电解液电池的58.6%。

离子液体[MBPy]Tf2N的光谱特征及荧光法检测

为满足疏水性离子液体N-甲基-N-丁基吡咯烷双三氟甲烷磺酰亚胺盐（[MBPy]Tf2N）在甘草酸生物催化体系中分析检测的需要,研究了[MBPy]Tf2N的光谱特征,并考察了溶剂、醇-水混合溶剂和p H值对[MBPy]Tf2N荧光特性的影响,建立了生物催化体系中[MBPy]Tf2N的荧光光谱检测方法.研究结果表明,[MBPy]Tf2N在186 nm处有1个最大吸收峰,常规紫外检测法不适于对其进行检测;[MBPy]Tf2N荧光光谱最大激发波长为228 nm,发射波长为340 nm,且其耐光褪色性良好,在水溶液中荧光量子产率为0.067,在醇-水混合溶剂中其荧光强度有增大趋势,在碱性介质中其荧光强度受影响较大;荧光光谱法检测[MBPy]Tf2N的检出限（S/N=3）为1.00μg/m L,标准曲线在5.00-1.25×10^3μg/m L浓度范围内线性关系良好（R2=0.9999）,生物反应液中加标回收率为97.4%-107.4%（相对标准偏差RSD=4.6%）.

钕在[BMP]Tf_2N离子液体中的阳极行为

本文研究了稀土金属钕(Nd)在1-丁基-1-甲基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺盐([BMP]Tf_2N)离子液体中的阳极行为。采用循环伏安法测定了[BMP]Tf_2N的电位窗,通过线性伏安扫描、恒电流极化以及恒电位极化研究了Nd在[BMP]Tf_2N中阳极溶解,利用恒电流溶解计算了Nd的溶解价态,最后采用SEM考察了恒电流溶解之后Nd的表面形貌。结果表明:电极电位超过1.4V(vs.Pt)之后,Nd表面氧化膜发生破坏,之后Nd电极开始活性溶解;Nd溶解之后的产物为[Nd(Tf_2N)_x]_((x-3)-);在较低的电流密度下,如0.1mA/cm^2,Nd表面氧化膜发生局部破坏,出现局部溶解的形貌;在较高的电流密度下,如1mA/cm^2,Nd表面氧化膜完全被破坏,出现均匀溶解形貌。

T_5TFSI用于锂离子电池电解液的性能

研究了基于烷基噻吩阳离子的离子液体烷基噻吩二(三氟甲基磺酰)亚胺(T5TFSI)用于锂离子电池电解液的性能,分析了添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)和γ-丁内酯(GBL)的影响。在0.4 mol/L的二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)/T5TFSI中分别加入10%的VC或GBL时,0.1C首次放电的比容量都可达到150 mAh/g。当w(VC)≤10%时,随着w(VC)的增加,电池的首次放电比容量增加,循环稳定性提高。当加入10%的GBL时,以0.1 C循环的库仑效率接近100%;以0.1C循环100次的容量保持率为60%。

聚(1-乙烯基-3-乙酸烷基酯咪唑)阳离子／P(MMA．VAc)聚合物电解质

合成了一系列由聚(1-乙烯基-3-乙酸烷基酯咪唑)阳离子和二(三氟甲基磺酰亚胺)阴离子(TFSI)组成的聚离子液体并进行了表征.热重分析(TGA)和电导率分析表明,在聚(甲基丙烯酸甲酯-醋酸乙烯酯)(P(MMA-VAc))基体中掺杂聚离子液体后,体系的热稳定性和离子电导率均大为改善,红外光谱(FT-IR)、示差扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试结果亦可佐证.讨论了离子液体的结构以及不同种锂盐(LiClO4,LiBF4,LiTFSI)对电解质性能的影响.由PIL/P(MMA-VAc)/LiTFSI组成的共混电解质膜,在可见光下透过率≥90%,可作为离子导电材料用于电致变色器件(ECD),显示了其优良的电化学性能.

离子液体-紫外分光光度法快速测定室内空气中高浓度苯

建立了基于离子液体的紫外分光光度法快速测定室内空气中高浓度苯的新方法。考察了离子液体载体、富集时间、萃取温度、萃取时间以及离子液体体积等因素对萃取效率的影响。通过条件优化得出最佳实验条件:以脱脂棉纤维为载体,富集时间1h,20℃超声10min,选用离子液体[BMIm]NTf2的体积为30μl。结果表明,用紫外分光光度法检测的离子液体对高浓度苯蒸气的富集效果明显。本方法装置简单、操作方便、快速并且成本低易于检测,对高浓度苯可以得到较满意的实验结果。

LiTFSI0.6-LiODFB0.4+LiPF6电解液在锂金属电池中的应用

锂金属因为其具有高能量密度,是构建高比能电池的理想负极。然而,锂枝晶的产生和生长阻碍了锂金属电池(锂作为负极)的发展。在本文中,我们使用LiPF 6作为LiTFSI-LiODFB基双盐电解液的添加剂,该电解液能够显著提高锂金属电池在25℃和60℃温度下的循环稳定性和倍率性能。锂金属电池的优异的循环性能归因于添加剂能够在Li金属表面上产生稳定的固体电解质膜。

BF_4^-和TFSI^-系列室温离子液体绿色电解液的电化学性能

选择亲水型甲基烷基咪唑四氟硼酸盐和憎水型甲基烷基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐两个系列的离子液体作为电解液,系统研究了纯离子液体及离子液体/混合有机溶剂EC-DMC-DEC(1:1:1,质量比)体系的电化学性能.实验发现:对于纯离子液体,在较低的温度范围内(298~323K),电导率与温度的关系符合Arrhenius方程,在更广的温度范围内,四氟硼酸盐系列离子液体符合VTF方程,而二(三氟甲基磺酰)亚胺盐系列有偏差.两个系列的离子液体的电化学窗口都在4V左右.对于离子液体/有机溶剂混合体系,随着浓度的增加,电导率有一最大值出现.

离子液体对毛细管电泳分离美托洛尔和普萘洛尔对映体的影响研究

目的:以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(BMIMNTF2)和羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)共同作为手性选择剂,建立分离美托洛尔和普萘洛尔混合对映体毛细管电泳方法。方法:采用未涂层毛细管(有效长度42cm,内径50μm),考察了离子液体的类型及浓度、缓冲溶液的浓度、缓冲溶液p H、分离电压对手性拆分的影响。结果:毛细管电泳同时分离美托洛尔对映体和普萘洛尔对映体的最佳电泳条件:以5mmol·L#1BMIMNTF2和5 mmol·L#1CM-β-CD共同作为手性选择剂,缓冲溶液为73 mmol·L#1pH 6.0的Tris-H3PO4溶液,分离电压为20 kV,检测波长为230 nm,高差10 cm进样15s,室温下进行。美托洛尔和普萘洛尔混合对映体在18 min内达到基线分离。结论:BMIMNTF2与CM-β-CD的协同作用不仅可以改善美托洛尔和普萘洛尔之间的分离,而且可以提高美托洛尔对映体和普萘洛尔对映体手性分离的选择性。