离子液体1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐在水溶液中的聚集行为

采用等温滴定量热法、静态荧光猝灭法和电导法系统研究了典型离子液体1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Cnmim][BF4])在水溶液中的聚集行为,获得了胶束形成的临界胶束浓度(cmc),摩尔焓变(ΔHmic),摩尔吉布斯自由能变(ΔGmic),摩尔熵变(ΔSmic)以及不同浓度时[Cnmim][BF4]胶束的平均聚集数等基本参数.发现这类离子液体的聚集为熵驱动,阳离子的烷基链越长,ΔGmic越负,聚集更容易发生.此外,结合[Cnmim]X(X=Cl-,Br-)的相关研究发现,阳离子相同时,体积越大和疏水性越强的阴离子与头基的结合能力越强,能有效地降低头基之间的静电排斥,降低cmc,利于胶束的形成.对于[C12mim][BF4],添加剂β-环糊精(β-CD)的加入可使cmc增大,ΔHmic和ΔSmic减小,而KBF4则可使cmc和ΔHmic减小,ΔSmic增大.

乙酸乙酯-乙醇-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐物系汽液平衡数据的测定

在101.32 kPa下,用改进的Othmer汽液平衡釜测定了乙酸乙酯-乙醇-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([omim]BF_4)三组分物系的等压汽液相平衡数据。采用NRTL方程对实验数据进行了关联,得到方程参数,活度系数的计算值与实验值的偏差为3.12%。实验结果表明,加入[omim]BF_4使汽液平衡线偏离乙酸乙酯-乙醇二组分物系的汽液平衡线,[omim]BF_4含量越大,偏离程度越大;[omim]BF_4具有明显的盐析效应,能够增大乙酸乙酯对乙醇的相对挥发度;当x([omim]BF_4)为10%时,乙酸乙酯-乙醇物系的共沸点消失,随[omim]BF_4含量的增加,乙酸乙酯对乙醇的相对挥发度增加。

室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的制备及其在有机合成中的应用

目的采用无溶剂微波法制备室温离子液体1丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐,并以其作反应溶剂和催化剂合成乙酸苄酯。方法在家用微波炉中间歇式加热。结果与结论在家用微波炉中采用无溶剂、间歇加热方式制备得到1丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐,该法反应时间短、收率高;通过引入室温离子液体作为溶剂和催化剂,实现了由醋酸钠与氯苄在相对温和条件下及较短的反应时间内微波法合成了乙酸苄酯,并获得较高收率。

微波法合成离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的研究

由1-甲基咪唑和溴代正丁烷通过微波法合成了中间体溴化1-丁基-3-甲基咪唑,考察了微波功率和反应时间对此步反应产率的影响。中间体经阴离子交换,得到标题化合物。产物的结构和纯度通过IR1、HNMR和离子选择电极表征。

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的量子化学研究

采用量子化学的从头算(abinitio)和密度泛函(DFT)方法,在6311++G计算水平上研究了离子液体1乙基3甲基咪唑四氟硼酸盐在气相模型下的离子对结构.经振动分析得到了离子对的红外谱,并利用自然键轨道(NBO)分析了阴阳离子与离子对的电荷布居差异.计算结果表明,离子对中存在氢键等弱相互作用.运用Counterpoise方法消除基组重叠误差,得到阴阳离子间的相互作用能为346.78kJ/mol.

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的合成研究

以溴代正丁烷和N-甲基咪唑为原料合成了中间体溴化1-丁基-3-甲基咪唑,以中间体与NaBF4进行复分解反应制备了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐.探讨了溶剂、原料摩尔比、反应温度、反应时间对中间体和离子液体产率的影响,确定了最佳合成条件.在此工艺条件下,离子液体的产率可达92%以上.

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的热稳定性、平衡蒸汽压和标准蒸发焓

利用非等温、等温热重分析(TG)法,研究了高纯氮气气氛下1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][BF4])离子液体的热稳定性、平衡蒸汽压和标准蒸发焓.非等温热重(TG)曲线表明[bmim][BF4]的初始分解温度(Tonset)和最大分解速率对应的温度(Tm)分别为697和734K.然而长期等温TGA研究表明,[bmim][BF4]的最高可使用温度约为513K.另外,利用基于TG的蒸发技术研究了[bmim][BF4]的平衡蒸汽压(pe)与温度的关系并计算了标准蒸发焓.在503-543K温度范围内,离子液体[bmim][BF4]的pe和温度的关系是:lgpe=(16±1)+(-6.85±0.25)×103/T.[bmim][BF4]的标准蒸发焓为(131±5)kJ·mol-1.

乙酸甲酯-甲醇-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐物系等压汽液平衡数据的测定与关联

在101.3kPa下,用改进的Othmer釜测定了乙酸甲酯-甲醇-1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]BF4)三组分物系的等压汽液平衡数据。实验结果表明,加入[emim]BF4,乙酸甲酯-甲醇二组分物系的汽液平衡线发生偏离,离子液体摩尔分数越大,偏离程度越大;[emim]BF4表现出盐效应,使乙酸甲酯对甲醇的相对挥发度增加。用NRTL模型对汽液平衡的实验数据进行了关联,得到二组分交互作用参数。采用该模型参数,乙酸甲酯-甲醇-[emim]BF4三组分物系乙酸甲酯的汽相摩尔分数的实验值与计算值的绝对平均偏差为0.003,温度平均偏差为0.3K。

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的合成研究

由N-甲基咪唑和溴代正丁烷合成了中间体溴化1-正丁基-3-甲基咪唑,讨论了反应时间和反应温度对反应的影响,最佳的反应条件是:80℃反应18 h。中间体再经过离子交换,得到标题化合物。又采用微波法完成了上述反应,原料配比和微波功率对反应有影响。反应物的摩尔比应在1.1∶1为好,微波功率采用240 W。产物的结构经IR和1H NMR确认。

甲醇-碳酸二甲酯-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐物系的等压汽液平衡测定及UNIFAC关联

在101.32 kPa下,用改进的Othmer汽液平衡釜测定了甲醇-碳酸二甲酯(DMC)-1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([omim]BF4)物系的等压汽液平衡数据;采用UNIFAC方程对实验数据进行了关联,得到了新基团—OCOO—与—CH2—,CH3OH,—[mim]BF4基团间的UNIFAC作用参数。与传统基团划分的UNIFAC模型关联结果相比,采用新基团划分法推算得到的汽液平衡数据与实验值偏差更小。实验结果表明,加入离子液体[omim]BF4使汽液平衡线偏离甲醇-DMC二组分物系的汽液平衡线,[omim]BF4含量越大,偏离程度越大;[omim]BF4具有明显的盐析效应,能消除甲醇-DMC物系的共沸点;[omim]BF4可作为甲醇-DMC物系萃取精馏的溶剂;UNIFAC方程可用于预测甲醇-DMC-[omim]BF4物系的汽液平衡。

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的热分解动力学研究

利用非等温热重分析法(TG),研究了高纯氮气气氛下1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][BF4])的热分解动力学及机理函数。采用等转化率法和多元非线性回归法测定了[bmim][BF4]的热分解动力学。等转化率法表明[bmim][BF4]的活化能为E和指前因子logA分别为:198 kJ/mol和11.94 s-1。多元非线性回归法表明[bmim][BF4]的热分解机理模型函数为:n级自催化反应(Cn),反应级数为n=1.1426,所对应的机理模型函数为fα=1-α1.14261+1.0024α,指前因子logA和活化能E分别11.18 s-1和188 kJ/mol。另外,等转化率法和多元非线性回归法测得的活化能与量子化学计算法得到的活化能值均相吻合。

1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体用作润滑剂的探讨

合成了含羧酸酯基官能团的功能化离子液体——1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),考察了其物化性质、高低温下的摩擦学性能以及对传统润滑油添加剂的相容性和感受性,并选择含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐传统离子液体([BMIM]BF4)作为对比。结果表明:两种离子液体具有较好的低温流动性、低的蒸发损失和高的热稳定性;能溶解部分具有强极性和杂环化合物的传统润滑油添加剂,但不能溶解大多数常用的油溶性添加剂,[EAMIM]BF4对添加剂的溶解性比[BMIM]BF4弱;在室温及高温条件下,[EAMIM]BF4由于黏度较大而减摩性稍差,但抗磨性比[BMIM]BF4强;极压抗磨剂亚磷酸二正丁酯能提高[BMIM]BF4的抗磨作用,但与[EAMIM]BF4呈现出对抗效应,导致其润滑性能降低。

离子液体1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的合成新方法研究

以N-甲基咪唑、N-(2-溴乙基)邻苯二甲酰亚胺和水合肼为原料经过三步反应合成功能化离子液体1-胺乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,并利用红外光谱、核磁共振和质谱对合成的产物进行了结构表征.与传统方法相比,本合成方法操作简单,后处理方便.

微波法合成离子液体1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的研究

由1-甲基咪唑和2-氯乙醇通过微波法合成中间体氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑,考察了原料配比、微波功率、加热方式和加热时间对中间体产率的影响。中间体经阴离子交换得到1-羟乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体。通过测定中间体的相对分子量分析其纯度,目标产物的结构通过IR1、H-NMR表征。

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的合成及表征

以N-甲基咪唑和溴代正丁烷为原料合成了中间体1-丁基-3-甲基咪唑硼酸盐，讨论了反应温度、反应时间和原料摩尔比对产物收率影响，得到最佳的条件足：溴代正丁烷与N-甲基咪唑以1．1：1（摩尔比）的比例，在70℃下反应24h．中间体经过阴离子交换，得到标题化合物1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐．产物的结构经IR和^1H-NMR确定．

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的合成及在取代反应中的应用

采用溶剂法合成熔点在室温附近、使用温度区间宽、溶解范围广、既可作为溶剂又可作为催化剂的离子液体体系,主要由烷基取代的咪唑阳离子和含氟阴离子组成,并通过核磁、红外光谱等手段对其进行结构表征。将室温离子液体介质引入到制备叠氮化合物的亲核取代反应中,来对比考察新的反应介质对反应的影响。实验表明,亲核取代反应不仅速度快,而且反应操作简便,时间短,产物易于分离,且可以重复使用。另外还对离子液体中间体的最佳合成条件进行了探究。

1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体的合成与表征

以N-甲基咪唑和1-溴代正丁烷为原料,两步合成法制备了离子液体[bmim]BF4。考察了反应时间、反应温度、原料配比对中间体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐[bmim]Br收率的影响和离子交换时间和离子交换温度对目标产物[bmim]BF4产率的影响。结果表明:①合成中间体[bmim]Br的最佳条件为:反应温度65℃,反应时间16 h,N-甲基咪唑与1-溴代正丁烷的摩尔比为1∶1.1,产品收率可达94.8%;②合成离子液体的最佳条件为:反应温度65℃,反应时间24 h。

甲苯、苯甲醇(醛/酸)在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中溶解度的测定

采用浊点法和综合法分别测定了甲苯、苯甲醇和苯甲醛(299.2～338.2 K)、苯甲酸(313.2～343.2 K)在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]BF_4)中的溶解度。实验结果表明,在313.2～343.2 K内,苯甲酸在[emim]BF_4中的溶解度远远大于其他组分的溶解度,在高于313 2 K时,摩尔分数大于28%;各组分溶解度均随温度的升高而增加,甲苯和苯甲醇具有相近的溶解度和随温度的变化趋势;在299.2～318 2 K内,苯甲醛的溶解度大于甲苯和苯甲醇的溶解度。关联结果表明,由相分裂条件得到的关联式能很好地拟合甲苯、苯甲醇和苯甲醛在[emim]BF_4中的溶解度,其平均相对偏差分别为7.23%,3.81%,1 16%;经验方程、理想溶液模型和λh方程均能较好地关联苯甲酸在[emim]BF_4中的溶解度,其平均相对偏差分别为0.42%,0.40%,1.91%。

AISI E52100钢在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体中的腐蚀行为

考察了AISI E52100钢在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]BF4)离子液体中的腐蚀行为。采用电化学方法(开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化曲线)考察了E52100钢在[emim]BF4离子液体中耐腐蚀的能力。腐蚀后样品表面形貌和产物的组成使用表面分析技术(扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪)进行观察和分析。研究结果表明:离子液体[emim]BF4对E52100钢有腐蚀性,且氧气存在、温度升高和含水率的增大都会加速E52100钢的腐蚀,含水量对腐蚀的影响最为显著;腐蚀产物以铁的氟化物和氧化物为主。

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Emim]BF_4离子液体的制备和表征

以N-甲基咪唑、溴乙烷和四氟硼酸钠为原料,按照两步法制备了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4),考察了反应时间、温度、溶剂等对中间体[Emim]Br以及离子液体[Emim]BF4产率的影响,结果表明,反应物N-甲基咪唑与溴乙烷的摩尔比1∶1.5,温度70℃,反应8 h,中间体产率为87.4%;中间体中加入等摩尔NaBF4,25℃下反应10 h,离子液体产率为91.1%。