1乙基3甲基咪唑乳酸鹽離子液體的熱力學(xué)研究畢業(yè)論文

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體的熱力學(xué)性質(zhì)研究the study on thermodynamic properties of 1-ethyl-3-methy imidazolium lactic acid ionic liquidbohai university摘 要離子液體（ionic liquid）是指在室溫范圍內(nèi)(通常為100)呈現(xiàn)液態(tài)的完全由離子構(gòu)成的物質(zhì)體系，又稱室溫離子液體(room temperature ionic liquids)。離子液體的最早報(bào)導(dǎo)可以追溯到20世紀(jì)初。與傳統(tǒng)的溶劑相比離子液體具有如下特點(diǎn):(1)沒(méi)有顯著的蒸氣壓(2)具有良好的溶

2、解能力。(3)具有良好的導(dǎo)電性。(4)具有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。(5)易于與其他物質(zhì)分離，可循環(huán)利用。(6)制備簡(jiǎn)單。作為新型的綠色溶劑和環(huán)保電解質(zhì)，離子液體其具有良好的導(dǎo)電性、較低的熔點(diǎn)、寬闊的電化學(xué)窗口和可以忽略的蒸汽壓等多種優(yōu)點(diǎn)而廣泛的應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。因此，離子液體的合成開(kāi)發(fā)與應(yīng)用越來(lái)越受到化學(xué)工作者的重視，已被廣泛地應(yīng)用于有機(jī)合成、分離、電化學(xué)和無(wú)機(jī)物的制備中。本文對(duì)離子液體的類別、特性、發(fā)展歷史及應(yīng)用前景做了總結(jié)，并以1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體為研究對(duì)象,對(duì)離子液體熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞:離子液體;綠色溶劑;環(huán)保電解質(zhì);熱力學(xué)性質(zhì)the study on ther

3、modynamic properties of 1-ethyl-3-methyl imidazolium lactic acid ionic liquidabstractionic liquids is in the temperature range (usually under the 100) rendered entirely by the ionic composition of the liquid material system, also known as ionic liquids at room temperature .earliest reports of ionic

4、liquids can be traced back to the early 20th century. compared with traditional solvent for ionic liquid has the following characteristics: the first, there is no significant vapor pressure. the second, has the ability of dissolution. thirdly, with good electrical conductivity. the fourth, has good

5、thermal stability and chemical stability. the fifth, it can be easily separated with other material and can be recycled. the sixth, it has the preparation of simple.as a new type of green solvents and environmentally friendly electrolyte, it has the good conductivity, low melting point, wide electro

6、chemical window and negligible vapour pressure of many advantages which can widely applied to many other areas. so the synthetic development and applications of ionic liquids increasing attracted the attention of chemical workers, which has been widely used in organic synthesis, separation, electroc

7、hemistry and preparation of inorganic compounds. this article characteristics, witch has been do the summary to the development of ionic liquids and its application prospects and do the research for the 1-ethyl-3-methyl limidazolium lactic acid ionic liquid and the chemical property of ionic liquid.

8、key words: ionic liquid; 1-ethyl-3-methyl limidazoliu lactic acid ionic liquid; environmentally friendly electrolyte; hermodynamic properties目 錄摘 要iabstractii引 言11 離子液體的概述31.1 離子液體的定義31.2 離子液體的分類31.3 離子液體的性質(zhì)41.3.1 離子液體的熔點(diǎn)41.3.2 離子液體的密度41.3.3 離子液體的溶解性41.3.4 離子液體的粘度51.3.5 離子液體的導(dǎo)電性51.3.6 離子液體的酸堿性51.4 離

9、子液體的應(yīng)用51.4.1 離子液體在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用51.4.2 離子液體在催化反應(yīng)中的應(yīng)用61.4.3 離子液體在分離中的應(yīng)用61.4.4 離子液體在電化學(xué)中的應(yīng)用61.5 離子液體的發(fā)展史71.6 離子液體的研究前景82 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器設(shè)備102.1 實(shí)驗(yàn)藥品102.2 實(shí)驗(yàn)儀器103 熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定原理113.1 粘度測(cè)定原理113.2 表面張力測(cè)定原理113.3 密度測(cè)定原理123.4 電導(dǎo)率測(cè)定原理124 熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定操作144.1 粘度的測(cè)定操作144.2 表面張力的測(cè)定操作144.3 密度的測(cè)定操作154.4 電導(dǎo)率的測(cè)定操作165 結(jié)果討論175.1 粘度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果討

10、論175.2 表面張力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析185.3 密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果討論195.4 電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果討論20結(jié) 論22參 考 文 獻(xiàn)23致 謝25引 言21世紀(jì)的化學(xué)是綠色化學(xué)的世紀(jì),綠色化學(xué)的意義在于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生較少?gòu)U物,以及對(duì)環(huán)境造成較少破壞,而不是僅在某一個(gè)工藝階段產(chǎn)生較少?gòu)U物。為此,選取化學(xué)工藝中的綠色溶劑顯得尤為重要。正是在此背景下，近年來(lái)離子液體迅猛發(fā)展起來(lái)。離子液體其具有良好的導(dǎo)電性、較低的熔點(diǎn)、寬闊的電化學(xué)窗口和可以忽略的蒸汽壓等多種優(yōu)點(diǎn)而廣泛的應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。作為一種新型的反應(yīng)介質(zhì)和功能材料，離子液體受到產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視，目前已成為多學(xué)科交叉的、最活躍的前沿

11、研究領(lǐng)域。離子液體(ionic liquid),又稱室溫熔融鹽,有機(jī)離子液體等在室溫或近室溫下呈液態(tài)1。離子液體是從傳統(tǒng)的高溫熔鹽演變而來(lái)的，但與一般的離子化合物有著非常不同的性質(zhì)和行為，一般離子化合物只有在高溫狀態(tài)下才能變成液態(tài)，而離子液體在室溫附近很大的溫度范圍內(nèi)均為液態(tài)，最低凝固點(diǎn)可達(dá)-96。離子液體一般由體積較大的有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)或有機(jī)陰離子構(gòu)成，其熔點(diǎn)一般低于150。離子液體之所以成為當(dāng)代化學(xué)的科學(xué)前沿和研究熱點(diǎn)，是因?yàn)榕c傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑和電解質(zhì)相比，具有一系列優(yōu)良的特點(diǎn)：（1）幾乎無(wú)蒸汽壓、不揮發(fā)、不燃、不爆炸，因此可徹底消除因揮發(fā)而產(chǎn)生的環(huán)境污染問(wèn)題。（2）熔點(diǎn)低，呈液態(tài)的溫度范圍

12、廣，化學(xué)和熱穩(wěn)定性較好，通常在高達(dá)300時(shí)不分解，且離子液體的結(jié)構(gòu)對(duì)稱性越低，分子間的作用力越弱，陽(yáng)或陰離子電荷分布越均勻，離子液體的熔點(diǎn)就越低，另外陰離子尺寸越大，離子液體的熔點(diǎn)越低。（3）溶解性很好2，能溶解許多有機(jī)物如有機(jī)、無(wú)機(jī)、金屬有機(jī)化合物和高分子材料，也可以延長(zhǎng)許多不穩(wěn)定物種如rucl62-、zrcl62-及hfcl62- 等的壽命。離子液體的溶解性與其陽(yáng)離子和陰離子的特性密切相關(guān)。陽(yáng)離子對(duì)離子液體溶解性的影響可由正辛烯在含相同甲苯磺酸根陰離子季銨鹽離子液體中的溶解性看出3，隨著離子液體的季銨陽(yáng)離子側(cè)鏈變大，即非極性特性增加，正辛烯的溶解性隨之變大。（4）通常由弱配位的離子組成，配

13、位能力主要由陰離子的性質(zhì)所決定， 具有高極性潛力而非配位能力，因此可溶解過(guò)渡金屬配合物，而不與之發(fā)生配合作用。（5）含酸（如alc13）的離子液體，在一定的條件下表現(xiàn)出lewsi、brensted、franklin酸甚至超強(qiáng)酸的酸性，因而此類離子液體在作為反應(yīng)介質(zhì)的同時(shí)還往往起催化劑的作用。（6）粘度大，在常溫下，離子液體的粘度是水和一般有機(jī)溶劑的幾十倍甚至幾百倍。因此，它是優(yōu)良的色譜固定相和修飾電極固定劑。離子液體的粘度主要取決于離子間較強(qiáng)的靜電力、范德華力和氫鍵等相互作用4。（7）導(dǎo)電性好，電位窗寬，離子液體的室溫電導(dǎo)率一般在10-3 s/cm左右，可用作許多物質(zhì)的電解液。同時(shí)，離子液體擁

14、有在較寬的電位范圍均不會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的特性，其一般的電位穩(wěn)定范圍為4v左右，這是普通溶劑所無(wú)法比擬的。（8）處理簡(jiǎn)單，可循環(huán)使用。（9）制備簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)便宜。與傳統(tǒng)溶劑相比，用離子液體作有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，可獲得更高的選擇性和更快的反應(yīng)速率，同時(shí)還具有反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好的特點(diǎn)4-6。多種重要的有機(jī)合成反應(yīng)，如加成反應(yīng)、聚合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、?；磻?yīng)、酯化反應(yīng)等均可在離子液體介質(zhì)中進(jìn)行，避免了其它有毒溶劑及催化劑的使用。反應(yīng)中離子液體可循環(huán)使用，且效率無(wú)明顯下降。因此，離子液體越來(lái)越受到大家的重視，正因?yàn)殡x子液體具有以上多種獨(dú)特的性質(zhì)，故它在化學(xué)合成、新材料研究、精細(xì)化學(xué)

15、加工、表面加工、微電子器件開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，并顯示出了良好的效果及應(yīng)用前景。離子液體具有一系列獨(dú)特的物化性能，是一種真正的“綠色”溶劑5，已廣泛和成功地用于材料制備、催化、金屬電沉積、燃料電池等。在金屬的電解精煉方面，離子液體是一種理想的室溫液態(tài)電解質(zhì)，它融合了高溫熔鹽和水溶液的優(yōu)點(diǎn)：具有較寬的電化學(xué)窗口，在室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積得到的金屬和合金，但沒(méi)有高溫熔鹽那樣的強(qiáng)腐蝕性；離子液體的上述特性及其具有不易揮發(fā)和燃燒、可溶解許多無(wú)機(jī)物和有機(jī)物、易通過(guò)物理方法再生的優(yōu)點(diǎn)，使其在冶金和材料制備領(lǐng)域尤其是有色金屬提取與分離等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。1 離子液體的概述1.1 離子液體的

16、定義離子液體的離子液體就是完全由離子組成的液體，是在室溫或室溫附近溫度下呈液體態(tài)的鹽類，也稱為低溫熔融鹽。它是從傳統(tǒng)的高溫熔融鹽演變而來(lái)的，但與一般的離子化合物有著非常不同的性質(zhì)和行為，最大的區(qū)別在于一般離子化合物只有在高溫狀態(tài)下才能變成液態(tài)，而離子液體在室溫附近很大的溫度范圍內(nèi)均為液態(tài)，最低凝固點(diǎn)可達(dá)-96。按照其物理狀態(tài)分：在100以內(nèi)呈液態(tài)的就稱之為離子液體，熔點(diǎn)高于100的則稱為離子鹽。離子液體作為一類新型的綠色溶劑在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用并迅速發(fā)展成為研究熱點(diǎn)。與易揮發(fā)的有機(jī)溶劑相比，離子液體沒(méi)有可測(cè)量的蒸氣壓、不可燃、熱容大、熱穩(wěn)定性好、離子電導(dǎo)率高、電化學(xué)窗口寬，因而被視為綠色化學(xué)

17、和清潔工藝中最有發(fā)展前途的溶劑并得到了廣泛的應(yīng)用。1.2 離子液體的分類室溫離子液體中只存在陰陽(yáng)離子,沒(méi)有中性分子,其主要特點(diǎn)是陽(yáng)離子較大且不對(duì)稱,陰離子較小。陽(yáng)離子有4類6:烷基季銨離子nrxh4-x+烷基季磷離子prxh4- x+、1,3-烷基取代的咪唑離子r1r3im+ 和n-基取代的吡啶離子rpy+(見(jiàn)圖1.1)。圖1.1 室溫離子液體中常見(jiàn)的陽(yáng)離子負(fù)離子主要是bf4-、pf6-、no3-、clo4-、cf3coo-等體積較大的陰離子。離子液體可分為2類:(1)鹵化鹽alcl3型(其中cl也可用br代替),如1-乙基-3-甲基咪唑氯代鋁酸鹽(emimcl-alcl3),其缺點(diǎn)是對(duì)水極其

18、敏感,要在真空或有決惰性氣氛下進(jìn)行處理和研究,質(zhì)子和氧化物雜質(zhì)的存在對(duì)在該類離子液體中的化學(xué)反應(yīng)定性的影響。(2)非鹵化鹽+alcl3型(又稱為新離子液體)的陽(yáng)離子多為烷基取代的咪唑離子,陰離子為bf4-、pf6-、no3-、clo4-、ch3coo-、cf3coo-等,許多品種對(duì)水和空氣穩(wěn)定,如1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(emimbf4)。以no3-、clo4-為陰離子的離子液體要小心爆炸,特別是在干燥的時(shí)候。1.3 離子液體的性質(zhì)1.3.1 離子液體的熔點(diǎn)離子液體是低熔點(diǎn)的季銨、膦鹽。正離子部分是有機(jī)陽(yáng)離子，如：1-丁基-3-甲基咪唑bmim+，1-乙基-3-甲基咪唑emim+，體積

19、比無(wú)機(jī)離子大，因此有較低的熔點(diǎn)。陽(yáng)離子中電荷越分散，分子的對(duì)稱性越低，生成化合物的熔點(diǎn)越低。陰離子的大小對(duì)熔點(diǎn)有較大的影響。大的陰離子，與陽(yáng)離子的作用力小，晶體中的晶格能小。因此，易生成熔點(diǎn)低的化合物。1.3.2 離子液體的密度離子液體的密度與陰離子和陽(yáng)離子有很大關(guān)系。比較含不同取代基咪唑陽(yáng)離子的氯鋁酸鹽的密度發(fā)現(xiàn)，密度與咪唑陽(yáng)離子上n-烷基鏈長(zhǎng)度呈線性關(guān)系7，隨著有機(jī)陽(yáng)離子變大，離子液體的密度變小。這樣可以通過(guò)陽(yáng)離子結(jié)構(gòu)的輕微調(diào)整來(lái)調(diào)節(jié)離子液體的密度。陰離子對(duì)密度的影響更加明顯，通常是陰離子越大，離子液體的密度也越大。因此設(shè)計(jì)不同密度的離子液體，首先選擇相應(yīng)的陰離子來(lái)確定大致范圍，然后認(rèn)真選

20、擇陽(yáng)離子對(duì)密度進(jìn)行微調(diào)。1.3.3 離子液體的溶解性離子液體的溶解性與其他溶劑相比,其內(nèi)部存在相當(dāng)大的庫(kù)侖力,正是這種庫(kù)侖力使其具有很強(qiáng)的極性且對(duì)多種有機(jī)、無(wú)機(jī)以及聚合材料有特殊的溶解能力。利用其良好溶解性,可將一些極性強(qiáng)的質(zhì)子酸和lewis酸以及金屬絡(luò)合催化劑溶解8,達(dá)到催化劑循環(huán)使用的目的。咪唑陽(yáng)離子上的取代烷基碳鏈長(zhǎng)度對(duì)親水親油性有較大影響。同是bf4-陰離子,25時(shí),烷基的碳數(shù)超過(guò)5時(shí),離子液體不溶于水;低于5時(shí),離子液體則與水互溶9。對(duì)于六氟磷酸陰離子的烷基取代的咪唑類離子液體,其疏水性隨著陽(yáng)離子烷基鏈長(zhǎng)的增加而逐漸增大。1.3.4 離子液體的粘度離子液體的黏度主要由氫鍵和范德華引力

21、決定,氫鍵的影響非常明顯。常溫下其黏度較大(是水的幾十倍)。其黏度隨著溫度的升高而降低10;隨陽(yáng)離子取代基碳鏈的增長(zhǎng)而增加。陰離子為n(cn)2-的離子液體的黏度普遍偏低。對(duì)于氯酸鋁類的離子液體，當(dāng)離子液體為堿性時(shí),即x(alcl3)0.5時(shí),因存在的氯離子很少使咪唑鹽陽(yáng)離子上的氫原子與氯離子之間的氫鍵作用減弱,此時(shí)離子液體的黏度下降。陽(yáng)離子相同時(shí)其黏度隨陰離子的體積增大而增大。1.3.5 離子液體的導(dǎo)電性離子液體的離子導(dǎo)電性是其電化學(xué)應(yīng)用的基礎(chǔ),室溫離子液體電導(dǎo)率一般在10-3s/cm左右,其大小與離子液體的粘度、分子量、密度以及離子大小有關(guān)。其中粘度的影響最明顯,粘度越大,離子導(dǎo)電性越差。

22、相反,密度越大,導(dǎo)電性好。離子液體電化學(xué)穩(wěn)定電位窗口對(duì)其電化學(xué)應(yīng)用也非常重要。電化學(xué)穩(wěn)定電位窗就是離子液體開(kāi)始發(fā)生氧化反應(yīng)的電位和開(kāi)始發(fā)生還原反應(yīng)的電位的差值。大部分離子液體的電化學(xué)穩(wěn)定電位窗均大于3v,有的咪唑類離子液體比alcl3型離子液體的電化學(xué)窗口寬, 表明它們?cè)陔娀瘜W(xué)中的應(yīng)用潛力。1.3.6 離子液體的酸堿性離子液體的酸堿性實(shí)際上由陰離子的本質(zhì)決定。將lewis酸如alcl3加入到離子液體中,當(dāng)alcl3的摩爾分?jǐn)?shù)x0.5時(shí),離子液體呈堿性,當(dāng)x=0.5時(shí),為中性。當(dāng)摩爾分?jǐn)?shù)x0.5時(shí),離子液體表現(xiàn)為強(qiáng)酸性。研究離子液體的酸堿性時(shí),必須注意其潛酸性和超酸性。例如,把弱堿吡咯加入到中性

23、bmimalcl4中,離子液表現(xiàn)出很明顯的潛酸性。把無(wú)機(jī)酸溶于酸性氯鋁酸鹽。1.4 離子液體的應(yīng)用1.4.1 離子液體在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用 在有機(jī)合成中,以離子液體作為反應(yīng)的溶劑,首先為化學(xué)反應(yīng)提供了不同于傳統(tǒng)分子溶劑的環(huán)境,它可以改變反應(yīng)的機(jī)理,使催化劑的活性、穩(wěn)定性更好,選擇性、轉(zhuǎn)化率更高;其次離子液體種類多,選擇的余地大,將催化劑溶于離子液體中,與離子液體一起循環(huán)利用,催化劑具有均相催化效率高,多相催化易分離的優(yōu)點(diǎn),產(chǎn)物的分離可以用傾析、萃取和蒸餾等方法;再者因離子液體無(wú)蒸汽壓,液相溫度范圍寬,使得分離易于進(jìn)行。近年來(lái),離子液體在有機(jī)合成中的應(yīng)用研究日益受到人們的重視。1.4.2 離子液體

24、在催化反應(yīng)中的應(yīng)用均相催化中一般所用的易揮發(fā)有機(jī)溶劑的缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的:有毒、易燃、難于重復(fù)使用?？赡艿母倪M(jìn)方法有無(wú)溶劑反應(yīng),水為溶劑,超臨界流體為溶劑和離子液體為溶劑。例如: (1) 加氫反應(yīng):k.seddon等研究了室溫離子液體中芳香環(huán)化合物的立體選擇性加氫反應(yīng)。當(dāng)多環(huán)化合物(如蒽)在室溫三氯化鋁離子液體中溶解時(shí)，可形成順磁性深色溶液; (2) deils-alder反應(yīng):seddon等11研究了在室溫離子液體如1-丁基-3甲基咪唑三氟甲基磺酸鹽(bmimotf)中進(jìn)行的deils-alder反應(yīng),結(jié)果表明:環(huán)戊二烯在bmimotf中與3種不同烯丙基單體反應(yīng)時(shí),反應(yīng)1h后轉(zhuǎn)化率可達(dá)40%6

25、0%,而且環(huán)戊二烯二聚體等副產(chǎn)物很少。其高的反應(yīng)速率及選擇性也正好符合綠色化學(xué)過(guò)程的要求，還可避免傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中高氯酸鋰基廢物的產(chǎn)生和由于使用二乙基醚和高壓帶來(lái)的不安全問(wèn)題。1.4.3 離子液體在分離中的應(yīng)用分離提純是化學(xué)反應(yīng)的重要應(yīng)用內(nèi)容。采用水為溶劑分離提純制適用于溶于水的物質(zhì);采用蒸餾技術(shù)只適用于蒸汽壓大的物質(zhì);采用有機(jī)溶劑(例如萃取)又會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，安全的、對(duì)環(huán)境友好的綠色分離技術(shù)越來(lái)越受到重視。離子液體具有獨(dú)特的理化性能,非常適合作為分離提純的。傳統(tǒng)液相分離中使用有機(jī)-水兩相分離,有毒、易燃、揮發(fā)的有機(jī)相導(dǎo)致對(duì)安全設(shè)施高投入，盡管如此,仍不能保證除去有機(jī)殘留物質(zhì)帶來(lái)的環(huán)

26、境污染。離子液體以其對(duì)有機(jī)物的高溶解度,高庫(kù)侖力導(dǎo)致的底蒸汽壓等特點(diǎn)正吸引著廣泛的注意成為新型液液萃取劑。已經(jīng)進(jìn)行的嘗試如用bmimpf6-h2o體系萃取苯胺、苯甲酸、氯苯、甲苯。對(duì)于不揮發(fā)的有機(jī)物從離子液體中的分離曾遇到一些障礙，現(xiàn)在，已有成功利用超臨界co2提取的報(bào)道11。此外，還有把離子液體作為gc固定相的報(bào)道。1.4.4 離子液體在電化學(xué)中的應(yīng)用電化學(xué)是離子液體最先應(yīng)用的領(lǐng)域。離子液體體系中均為離子，由于這種獨(dú)特的全離子結(jié)構(gòu)，使其擁有寬闊的電化學(xué)電位窗、良好的離子導(dǎo)電性等電化學(xué)特性，在電池、電容器、晶體管、電沉積等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。電解液的種類很大程度上影響著電池能量的貯存和釋放

27、，早在20世紀(jì)70年代，oster young等開(kāi)始對(duì)離子液體作為電解液在電池中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，dime雙嵌式熔融鹽電池便是將離子液體用作電池的電解液，從而避免使用任何有機(jī)溶劑和揮發(fā)物質(zhì)。macfarlane 等設(shè)計(jì)的離子液體為塑晶網(wǎng)格,可將鋰離子摻雜其中。由于這種晶格的旋轉(zhuǎn)無(wú)序性，且存在空位，鋰離子可在其中快速移動(dòng)，其導(dǎo)電性好使離子液體在二次電池上的應(yīng)用很有前景；yasushi等將 emimcl-fecl2-fecl3體系應(yīng)用于電池中。該體系具有低熔點(diǎn)及可逆的氧化還原反應(yīng)特征,有望在充電電池中得到進(jìn)一步應(yīng)用。12電化學(xué)電容器不依賴化學(xué)反應(yīng)，而是利用電極/電解質(zhì)界面的雙電層快速充放電原

28、理,用比表面高的多孔電極能貯存較多的電能。它主要用浸漬導(dǎo)電聚合物的各種類型的碳材料和金屬氧化物作電極材料，用水溶液，非水溶液和固體聚合物作電介質(zhì)。非水溶液在電容器中的使用更為廣泛，它能得到寬的電化學(xué)窗口，從而增加電容器的能量密度。眾所周知，電解鋁是世界上最大的電化學(xué)工業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目，目前鋁的精煉主 要采用三層液高溫熔鹽制備方法，存在溫度高、操作復(fù)雜、能量消耗高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn)。將離子液體用于金屬的電沉積，室溫下即可得到在高溫熔鹽中才能電沉積得到的金屬或合金，沒(méi)有高溫熔鹽的強(qiáng)腐蝕性，且能耗大大降低。因此，使用離子液體進(jìn)行電沉積可以減少設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)冶金過(guò)程的綠色生產(chǎn)。endres等報(bào)道

29、了在物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為55%的路易斯酸性離子液體中沉積微米和納米級(jí)的金屬鋁。在離子液體中加入有機(jī)添加劑煙堿酸即可得到納米級(jí)的金屬鋁。微粒平均在14nm左右；如果不加入煙堿酸。階躍電流沉積和恒電位沉積時(shí)得到的鋁微粒均在100nm以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，恒電流沉積時(shí)，可以得到10nm以下的納米微粒通過(guò)改變電解液的組成和沉積過(guò)程的電化學(xué)參數(shù)，可以得到平均10-100nm的納米微粒，且粒徑分布較窄。1.5 離子液體的發(fā)展史早在1914年，第一個(gè)離子液體硝酸乙基銨（etnh3no3）就被合成出來(lái)，其熔點(diǎn)為12，但未能引起人們的注意。二十世紀(jì)四十年代末，hurley和wien在尋找溫和條件下的電鍍方法時(shí)，把溴化n

30、-乙基吡啶和無(wú)水a(chǎn)lcl3混合，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)兩種固體一經(jīng)混合就在室溫下成為無(wú)色透明的液體，并測(cè)得了這種液體的電化學(xué)窗口為1.5v，1951年他們?cè)趈.electro chem.soc上發(fā)表了這個(gè)發(fā)現(xiàn)，但也未引起人們的注意。1982年，hus-sey12報(bào)道了由alcl3與氯化1-甲基-2-乙基咪唑制成的一種新的離子液體。它與烷基吡啶類離子液體有相似的性質(zhì)，但電導(dǎo)率比alcl3-bpc體系高23倍，粘度約降低為原來(lái)的一半，而且電化學(xué)窗口明顯優(yōu)于烷基吡啶類。這是一個(gè)具有優(yōu)良物理化學(xué)性質(zhì)的體系，其缺點(diǎn)是對(duì)水敏感，極易吸收空氣中的水，而發(fā)生水解反應(yīng)，不利于操作。1990年，離子液體emibf4被首次

31、合成出來(lái)，是通過(guò)在甲醇中由emii和agbf4混合制得，其熔點(diǎn)為12，也可以由更便宜的原料nh4bf4在丙酮中制得。自九十年代以來(lái)，人們又合成出許多新的離子液體13。主要是通過(guò)混合一定的二烷基咪唑陽(yáng)離子（如：emi+、bmi+）和一些陰離子（如：bf4-、pf6-）而得到的。這些新的離子液體的物理性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)類似于alcl3體系離子液體，但卻不像alcl3體系那樣對(duì)水和空氣敏感，因此而被廣泛地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。在對(duì)空氣穩(wěn)定的離子液體中，emibf4是被廣泛研究的離子液體之一。人們利用emibf4和bpbf4具有較高的電導(dǎo)率的性質(zhì)合成了一種導(dǎo)電性良好的穩(wěn)定的聚合物,極具應(yīng)用價(jià)值。1995年以來(lái)，隨

32、著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視，離子液體越來(lái)越受到化學(xué)家的青睞。人們開(kāi)始探尋陰陽(yáng)離子的結(jié)構(gòu)及相互作用與離子液體的熔點(diǎn)、粘度及其他物理化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。1996年，pierre14采用固定陰離子，變化陽(yáng)離子，即改變咪唑分子上不同的取代基的方法，系統(tǒng)地合成了一系列離子液體并進(jìn)行了其性質(zhì)的研究，得出以下三點(diǎn)結(jié)論：非對(duì)稱性的陽(yáng)離子比對(duì)稱性的陽(yáng)離子形成的離子液體有較低的熔點(diǎn)；陰陽(yáng)離子之間如果形成氫鍵，熔點(diǎn)增高，粘度增大；陽(yáng)離子帶長(zhǎng)鏈取代基的離子液體與有機(jī)溶劑的互溶性增加。1997年，seddon15把離子液體作為溶劑應(yīng)用于有機(jī)合成，產(chǎn)率高，選擇性好。作為溶劑的離子液體可以回收，不污染空氣，也不污染水源，被人們認(rèn)為

33、是最有潛力的綠色介質(zhì)，也稱為二十一世紀(jì)的溶劑，已被認(rèn)為是當(dāng)今科學(xué)研究的前沿課題之一。西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)離子液體研究十分重視。2002年北大西洋公約組織在希臘的克里特島召開(kāi)的有關(guān)離子液體專家會(huì)議，制定了有關(guān)策略。歐洲委員會(huì)制定了發(fā)展離子液體的三年規(guī)劃，預(yù)計(jì)在1999-2002年間建立三個(gè)離子液體的中試工廠。亞洲的日本、韓國(guó)、以及世界上著名的化學(xué)跨國(guó)公司，也不惜重金支持離子液體的研究工作，這也從另一側(cè)面反映出離子液體的巨大工業(yè)前景。1.6 離子液體的研究前景離子液體品種多、可設(shè)計(jì)、性能獨(dú)特、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、應(yīng)用前景樂(lè)觀16。近年來(lái),以環(huán)境友好型離子液體作為綠色溶劑在分離過(guò)程、電化學(xué)和催化反應(yīng)等領(lǐng)域的應(yīng)用

34、正受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。例如,英國(guó)從事離子液體研究的belfast17小組就與該國(guó)的bp化學(xué)品公司、ici化學(xué)品和聚合物公司、英國(guó)核燃料(bnfl)公司合作,并且得到他們的資助。法國(guó)的離子液體研究工作一開(kāi)始就注意“兩相操作”工藝開(kāi)發(fā),因?yàn)檫@樣的體系中反應(yīng)物和產(chǎn)物與離子液體不互溶,只有催化劑溶解其中,才易于將催化劑與反應(yīng)基質(zhì)分離,有利于均相和多相催化操作,再結(jié)合溫和的反應(yīng)條件,高選擇性和高效率,十分有利于工業(yè)化。美國(guó)的匹茲堡大學(xué)18在研究開(kāi)發(fā)中將離子液體與超臨界流體段cq結(jié)合起來(lái),研究了離子液體的純化和回收，以及這種結(jié)合體系的各種理化性質(zhì)。然而，即便是已經(jīng)發(fā)展了幾個(gè)世紀(jì)的分子介質(zhì)體系，人們對(duì)各

35、物質(zhì)在其中的相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)也是有限的。迄今為止，對(duì)離子液體這種離子介質(zhì)，認(rèn)識(shí)還十分粗淺，許多認(rèn)識(shí)還僅限于對(duì)某些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的經(jīng)驗(yàn)性的常識(shí)性的了解，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還相當(dāng)?shù)娜狈Γ瑢?duì)化學(xué)過(guò)程的預(yù)測(cè)能力也很有限。離子液體要走向工業(yè)化需逐步解決如下一些問(wèn)題：成本高、粘度高、研究分散、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、毒性數(shù)據(jù)缺乏，這些問(wèn)題已經(jīng)引起人們的注意。離子液體的研究已成為國(guó)際上新近發(fā)展起來(lái)的熱門課題。近年來(lái)，隨著研究的日益深入，離子液體己經(jīng)被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用到諸多領(lǐng)域，例如:有機(jī)反應(yīng)的介質(zhì)、催化、萃取和電化學(xué)等。可見(jiàn)，它在不同領(lǐng)域都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值；同時(shí)其種類繁多，可以根據(jù)不同需要改變陰陽(yáng)離子，來(lái)調(diào)節(jié)其物理化學(xué)性質(zhì)，達(dá)

36、到不同的目的。因此，離子液體的研究與開(kāi)發(fā)必將為“綠色化學(xué)”和“綠色工藝”開(kāi)辟新的道路。2 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器設(shè)備2.1 實(shí)驗(yàn)藥品1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體2.2 實(shí)驗(yàn)儀器hx-08低溫恒溫循環(huán)器 （上海比朗儀器有限公司）sg3電導(dǎo)率儀 （梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）pz-d-5型液體比重天平 （上海良平儀器儀表有限公司）ndj-8s數(shù)顯粘度計(jì) （上海方瑞儀器有限公司）bzy系列自動(dòng)表面張力儀 （上海方瑞儀器有限公司）3 熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定原理3.1 粘度測(cè)定原理粘度是指液體對(duì)流動(dòng)所表現(xiàn)的阻力，這種力反抗液體中鄰接部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而是液體流動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力大小的一種量度。本儀器為數(shù)顯粘

37、度計(jì)，由電機(jī)經(jīng)變速帶動(dòng)轉(zhuǎn)子作恒速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子在液體中旋轉(zhuǎn)時(shí),液體會(huì)產(chǎn)生作用在轉(zhuǎn)子上的粘度力矩,該粘性力矩也越大;反之,液體的粘度越小,該粘性力矩也越小.該作用在轉(zhuǎn)子上的粘性力矩由傳感器檢測(cè)出來(lái),經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得出被測(cè)液體的粘度。本儀器采用微電腦技術(shù)，能方便地設(shè)定量程（轉(zhuǎn)子號(hào)及轉(zhuǎn)速）,對(duì)傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字處理,并且在顯示屏上清晰地顯示出測(cè)量時(shí)設(shè)定的轉(zhuǎn)子號(hào)、轉(zhuǎn)速、被測(cè)液體的粘度值及其滿量程百分比值等內(nèi)容。ndj-8s配有4個(gè)轉(zhuǎn)子（1、2、3、4號(hào)）和8檔轉(zhuǎn)速（0.3、0.6、1.5、3、6、12、30、60轉(zhuǎn)/分），由此組成的32種組合，可以測(cè)量出測(cè)定范圍內(nèi)的各種液體的粘度。3.2 表面張

38、力測(cè)定原理表面張力是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與處于相本體內(nèi)的分子所受力是不同的。在水內(nèi)部的一個(gè)水分子受到周圍水分子的作用力的合力為0，但在表面的一個(gè)水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對(duì)它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對(duì)它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導(dǎo)致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，這種收縮力稱為表面張力。表面張力(surface tension)是物質(zhì)的特性，其大小與溫度和界面兩相物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。本文采用“白金版”法進(jìn)行表面張力的測(cè)定：當(dāng)感測(cè)白金版浸入到被測(cè)液體后，白金版周圍就會(huì)受到表

39、面張力的作用。液體的表面張力會(huì)將白金板盡量的往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時(shí)，感測(cè)白金板就會(huì)停止向液體內(nèi)部浸入。這時(shí)候，儀器的平衡感應(yīng)器就會(huì)測(cè)量浸入深度，并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。3.3 密度測(cè)定原理本次實(shí)驗(yàn)采用的是密度天平法測(cè)定離子液體在不同溫度下的密度。密度天平是有一個(gè)體積為5cm3的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘浸沒(méi)于液體中獲得浮力而使橫梁失去平衡，然后通過(guò)在橫梁的v形槽里放置各種定量砝碼，使橫梁恢復(fù)平衡的原理，來(lái)測(cè)試該液體的比重。3.4 電導(dǎo)率測(cè)定原理電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力通常用電導(dǎo)g來(lái)表示，它的單位是西門子，用符號(hào)s（西）表示。若將某電解質(zhì)溶液放入兩平行電極之間，設(shè)電極間距離為l，

40、電極面積為a，則電導(dǎo)可表示為g=kk為該電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，其物理意義：在兩平行而相距1m，面積均為1m2的兩電極間，電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)稱為該溶液的電導(dǎo)率，其單位以si制表示為sm-1（cgs制表示為scm-1），()為電導(dǎo)池常數(shù)，以kcell表示，它的單位為m-1。由于電極的i和a不易精確測(cè)量，因此在實(shí)驗(yàn)中是用一種已知電導(dǎo)率的溶液先求出電導(dǎo)池常數(shù)kcell，然后把欲測(cè)溶液放入該電導(dǎo)池測(cè)出其電導(dǎo)值，在求出其電導(dǎo)率。在討論電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力時(shí)常用摩爾電導(dǎo)率（m）這個(gè)物理量。它是指把含有1mol電解質(zhì)的溶液置于相距為1m的兩平行板電極之間的電導(dǎo)。以m表示，其單位以si單位制表示為sm2mol-1（

41、以c.g.s制表示為scm-1mol-1）。摩爾電導(dǎo)率與電導(dǎo)率的關(guān)系：m= （3.1）式（3.1）中，c為該溶液的濃度，其單位以si單位制表示為molm-3。m總是隨著溶液的濃度的降低而增加，對(duì)強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液而言，其變化規(guī)律可用科爾勞施經(jīng)驗(yàn)公式表示：m=m-a （3.2）式（3.2）中，m是溶液在無(wú)限稀釋時(shí)的極限摩爾電導(dǎo)率。對(duì)特定的電解質(zhì)和溶劑來(lái)說(shuō)，在一定溫度下，a是一個(gè)常數(shù)。所以，將m對(duì)作圖得到的直線外推至c=0處，可求得m。對(duì)于弱電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，其m無(wú)法利用上式通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)得。但我們知道，在其無(wú)限稀釋的溶液中，弱電解質(zhì)的=1，每種離子對(duì)電解質(zhì)的摩爾電導(dǎo)率都有一定的貢獻(xiàn)，是獨(dú)立移動(dòng)的，不受

42、其它離子的影響，對(duì)電解質(zhì)mv+av-來(lái)說(shuō)，即：m=+m,+ m,- （3.3） 式（3.3）中，m+、m-分別表示正、負(fù)離子的無(wú)限稀釋摩爾電導(dǎo)率。它與溫度及離子本性有關(guān)。4 熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)定操作本次試驗(yàn)所用的離子液體是1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體。4.1 粘度的測(cè)定操作(1)準(zhǔn)備好被測(cè)離子液體，倒入直徑不少于60mm的燒杯或平底容器中。打開(kāi)hx-08低溫恒溫循環(huán)器，正確控制被測(cè)液體的溫度。(2)將儀器保護(hù)架逆向旋入儀器下端頭上。(3)選好使用的轉(zhuǎn)子旋入儀器方向接頭上（逆時(shí)針）旋入。注意：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子是必須微微向上托起萬(wàn)向接頭，防止損壞轉(zhuǎn)動(dòng)軸。(4)旋轉(zhuǎn)升降鈕使轉(zhuǎn)子緩慢浸入被測(cè)液體，直至轉(zhuǎn)子液

43、面標(biāo)志（轉(zhuǎn)子上的凹槽）和液面成同一平面。(5)再次調(diào)整好儀器水平。(6)試樣調(diào)試時(shí)的溫度必須穩(wěn)定，以保持顯示的穩(wěn)定準(zhǔn)確。(7)從15開(kāi)始，每升高5讀一次示數(shù)，通過(guò)低溫恒溫循環(huán)器調(diào)節(jié)升溫。直到75為最后一組數(shù)據(jù)。(8)實(shí)驗(yàn)測(cè)定完畢，將液體倒出，清洗儀器，放到原處。4.2 表面張力的測(cè)定操作(1)打開(kāi)儀器，接通表面張力儀電源，并按動(dòng)“開(kāi)關(guān)鍵”預(yù)熱30分鐘。(2)將白金板做清洗。先用鑷子夾取白金板，并用清水沖洗。沖洗時(shí)應(yīng)注意與水流保持一定的角度。原則上為了讓水清洗干凈板的表面，且不能讓水流使得板變形。(3)用酒精燈灼燒白金板，一般與水平面成45度進(jìn)行，直到讓白金板變紅為止。時(shí)間為20-30秒。注意事

44、項(xiàng)：通常用水清洗即可，但遇到有機(jī)液體或其他污染物用水無(wú)法清洗時(shí)，請(qǐng)用丙酮清洗或者用20%的鹽酸加熱15分鐘進(jìn)行清洗。然后用水清洗燒紅即可。(4)在樣品皿中加入被測(cè)液體，將被測(cè)樣品放于樣品臺(tái)上。(5)觀察液晶顯示屏是否為零，如果不為零，則先按清零，準(zhǔn)備工作就緒。(6)用手旋轉(zhuǎn)升降旋鈕，使其緩慢上升。當(dāng)白金板接觸到被測(cè)液體液面時(shí)，液面發(fā)生波紋：即刻停止升降臺(tái)上升。此時(shí)，在液體液面張力的作用下，顯示屏上的數(shù)字會(huì)逐漸變大，白金板脫離一次被測(cè)液面，就完成一次操作。(7)利用低溫恒溫循環(huán)器升溫，從15開(kāi)始測(cè)量，沒(méi)升高5進(jìn)行一次讀數(shù)，直到70為最后一組數(shù)據(jù)。(8)測(cè)量完畢，倒出液體。清洗儀器，放回原處。注意

45、:做重復(fù)性操作時(shí)，一定不要理會(huì)表面張力顯示的殘留數(shù)值，即不要去進(jìn)行去皮工作，一般情況下，只有超過(guò)mn/m時(shí)才會(huì)要求重新清洗白金板。在正式做測(cè)試前應(yīng)熟悉以下注意事項(xiàng)：（1）測(cè)試前應(yīng)確保主機(jī)預(yù)熱30分鐘。（2）使用前，應(yīng)將所測(cè)的吊鉤、白金板掛至吊鉤上，按去皮做好歸零處理。（3）每次測(cè)試前應(yīng)確保白金板的干凈。（4）第一次使用或者使用一段時(shí)間后對(duì)張力儀進(jìn)行滿量程校正。（5）測(cè)試高揮發(fā)性液體時(shí)，應(yīng)加快測(cè)試過(guò)程。4.3 密度的測(cè)定操作(1)天平的安裝與調(diào)整：將盒內(nèi)各種零件順次取出。將測(cè)錘，彎頭溫度表和玻璃量筒用酒精擦凈，再將支柱緊定螺釘旋松，托架升至適當(dāng)高度后旋緊螺釘。橫梁置于托架之瑪瑙刀座上，然后按照裝

46、置圖所示，分別將小鉤、測(cè)錘等安裝到位。用鉤碼掛于橫梁右端的小鉤上。旋動(dòng)水平調(diào)整腳，使橫梁上的指針尖與托架指針尖兩尖對(duì)準(zhǔn)，以示平橫。天平安裝后，檢查各部件位置是否正確，待橫梁正常擺動(dòng)后方可認(rèn)為安裝完畢。(2)校密度正：將密度計(jì)中盛入純水，彎頭溫度表放在密度計(jì)中并連接好控溫裝置。恒溫槽設(shè)定溫度在10開(kāi)啟電源。每升高5讀取一次彎頭溫度表上的讀數(shù)從10測(cè)到40.此時(shí)純水的密度校正完畢 (3)形槽和小鉤上。注意事項(xiàng)：天平開(kāi)箱拆包后，首先要做好清潔工作，尤其是各刀刃及瑪瑙刀座，應(yīng)用手帕，軟刷等小心地將其擦干凈，嚴(yán)禁使用粗布，硬刷，防止擦傷撞壞儀器零件，影響計(jì)量性能。天平應(yīng)安放在溫度約20的室內(nèi)，不能安放在

47、但方向受熱或受冷的地方。同時(shí)避開(kāi)氣流、震動(dòng)、強(qiáng)力磁源等影響放置的工作臺(tái)必須牢固穩(wěn)定。4.4 電導(dǎo)率的測(cè)定操作(1)開(kāi)機(jī)。檢查儀器外觀是否正常，電極是否浸泡于電極帽中，檢查電池倉(cāng)內(nèi)是否有電池。(2)長(zhǎng)按【read】鍵下面的【開(kāi)/關(guān)機(jī)】鍵打開(kāi)儀器，預(yù)熱30min。(3)將電導(dǎo)電極沖洗干凈，放入標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)液中，按【cal】鍵，儀器自動(dòng)判斷終點(diǎn)。如需手動(dòng)終點(diǎn)判斷按【read】，儀表顯示屏鎖定并顯現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值。接受校準(zhǔn)值并返回樣品測(cè)量，按【read】鍵。(4)樣品測(cè)量。校準(zhǔn)結(jié)束后，即可進(jìn)行測(cè)量，將電極放在本實(shí)驗(yàn)樣品1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體中并按【read】以開(kāi)始測(cè)量，小數(shù)點(diǎn)閃動(dòng)。顯示屏顯示樣品的電

48、導(dǎo)率值。自動(dòng)測(cè)量終點(diǎn)a是儀表的默認(rèn)設(shè)置。當(dāng)傳感器輸出穩(wěn)定后，顯示屏自動(dòng)固定，并顯現(xiàn)。按住read鍵，可以在自動(dòng)和手動(dòng)測(cè)量終點(diǎn)模式之間切換。要手動(dòng)測(cè)量一個(gè)終點(diǎn)，可按【read】，顯示屏鎖定并顯現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量終點(diǎn)算法的原理是：當(dāng)所測(cè)樣品的電導(dǎo)率值與6秒內(nèi)儀表測(cè)得的電導(dǎo)率平均值之差不超過(guò)0.4%時(shí)確定為測(cè)量終點(diǎn)。(5)按【mode】鍵選擇電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量。將溫度控制在15-70進(jìn)行測(cè)定，每升高5，測(cè)一次電導(dǎo)率值。(6)測(cè)量完畢，用純化水沖洗電極，用濾紙吸干。(7)關(guān)機(jī)。按【開(kāi)/關(guān)機(jī)】鍵關(guān)閉儀器，切斷電源。5 結(jié)果討論5.1 粘度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果討論溫度t/粘度mpa.s溫度t/粘度mpa.s15298504

49、9202245538251746031301386529351087027408375264562表5.1：不同溫度下離子液體粘度數(shù)據(jù)圖5.1 粘度-溫度數(shù)據(jù)圖分析誤差如下：（1）儀器本身存在著一定的系統(tǒng)誤差。（2）在測(cè)定的過(guò)程中空氣流動(dòng)。（3）控溫裝置沒(méi)有穩(wěn)定便開(kāi)始測(cè)量，也影響粘度的測(cè)量。由實(shí)驗(yàn)表格可看出，常溫下其黏度較大(是水的幾十倍)。離子液體的粘度隨著溫度的升高，黏度降低。即1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體的粘度隨著穩(wěn)定升高而降低5.2 表面張力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析溫度t/表面張力m n/m溫度t/表面張力m n/m1553.64543.720525042.12550.25540.3

50、3048.66038.53547.16536.34045.47035.3表5.2：不同溫度下離子液體表面張力數(shù)據(jù)圖5.2 表面張力-溫度數(shù)據(jù)圖由表5.2：表面張力-溫度數(shù)據(jù)和由表面張力-溫度數(shù)據(jù)圖1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體表面張力隨溫度變化曲線可知，離子液體1-乙基-3-甲基咪唑乳酸鹽離子液體的表面張力和溫度亦呈線性遞減關(guān)系，其表面張力隨溫度的升高而減小。分析誤差如下：（1）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，儀器本身存在一定的系統(tǒng)誤差。（2）儀器顯示數(shù)值還有微小幅度變化就記錄下數(shù)據(jù)。5.3 密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果討論表5.3：不同溫度下離子液體密度數(shù)據(jù)溫度t/(g/cm3)溫度t/(g/cm3)201.36

51、18551.3370251.3598601.3341301.3566651.3318351.3531701.329401.3485751.3278451.3441801.3251501.3409圖5.3 密度-溫度數(shù)據(jù)圖通過(guò)上面-t曲線可以看到同一種離子液體的表面張力隨溫度的升高而下降. 誤差分析如下：（1）儀器本身存在著一定的系統(tǒng)誤差。（2）在測(cè)定密度的過(guò)程中室內(nèi)有一定的氣流，使密度天平平衡有一定的偏差。5.4 電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果討論表5.4 不同溫度下離子液體電導(dǎo)率數(shù)據(jù)溫度t/電導(dǎo)率ms/cm溫度t/電導(dǎo)率ms/cm1516.244527.302018.285029.22520.3055

52、30.73022.306032.53523.906534.04025.607035.5圖5.4 電導(dǎo)率-溫度數(shù)據(jù)圖通過(guò)上面電導(dǎo)率-溫度數(shù)據(jù)和由表5.4：電導(dǎo)率溫度數(shù)據(jù)圖可知同一種離子液體的表面張力隨溫度的升高而下降。分析誤差如下：(1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，儀器本身存在一定的系統(tǒng)誤差。(2)電導(dǎo)率儀顯示數(shù)值還有微小幅度變化就記錄下數(shù)據(jù)。結(jié) 論離子液體的獨(dú)特性質(zhì)使它在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)規(guī)?？梢宰鳛槌Ｒ?guī)有機(jī)溶劑的綠色替代溶劑。離子液體通過(guò)改變陽(yáng)離子、陰離子、側(cè)鏈可調(diào)的性質(zhì)為化學(xué)家合理設(shè)計(jì)理想的溶劑提供了寬廣的空間。主要特點(diǎn)是:幾乎無(wú)蒸汽壓,用其代替高揮發(fā)的有機(jī)溶劑能夠?qū)崿F(xiàn)清潔生產(chǎn),在蒸餾、分離等操作過(guò)程中不會(huì)流

53、失,可以循環(huán)使用;可通過(guò)不同陰、陽(yáng)離子的組合來(lái)調(diào)節(jié)離子液體的物理和化學(xué)性質(zhì),即可以設(shè)計(jì)離子液體;具有很寬的液態(tài)溫度范圍,為那些反應(yīng)溫度過(guò)高而不能在有機(jī)溶劑中進(jìn)行的反應(yīng)提供良好的反應(yīng)介質(zhì);高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性( alcl3 型離子液體除外);溶解能力強(qiáng),對(duì)無(wú)機(jī)和有機(jī)材料均能表現(xiàn)出良好的溶解性能和寬的電化學(xué)窗口等等。離子液體以其自身優(yōu)勢(shì)吸引許多科研工作者積極投身于對(duì)它的研究和開(kāi)發(fā)。隨著研究的深入和創(chuàng)新性成果的不斷涌現(xiàn),阻礙離子液體發(fā)展的一些問(wèn)題也會(huì)得到解決,如離子液體的成本偏高問(wèn)題,隨著離子液體在更多領(lǐng)域的應(yīng)用,離子液體生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,其成本必定會(huì)有所降低;另外離子液體可循環(huán)使用,工業(yè)生產(chǎn)的成

54、本也會(huì)下降。相信離子液體的應(yīng)用前景將是十分樂(lè)觀的。但由于離子液體價(jià)格相對(duì)昂貴、用量相對(duì)較大而限制了其廣泛應(yīng)用。因此，在研究離子液體應(yīng)用的同時(shí)，如何降低離子液體的用量和提高其使用效率也成為離子液體進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用之前迫切需要解決的問(wèn)題。參 考 文 獻(xiàn)1 j. dupont, g.s. fonseca, a.p. umpierre, p.f.p. fichtner, s.r. teixeira, transition-metal nanoparticles in imidazolium ionic liquids: recyclable catalysts for biphasic hydrogena

55、tion reactions,j.am.chem.soc.2002,124: 4228-4229.2 金學(xué)勇，邸學(xué)進(jìn)離子液體的制備性質(zhì)及應(yīng)用j濱江師專學(xué)報(bào)，2002，12：77-793 c l hussry，t m latherchlorouminate（）ionic liquid medioated synthesis of transition metal cyclophane；complexes：their role as solvent and lewis acid catalyst j. inorg. chem., 1981, 112(20):4201-4206.4 bonhote p，dias a p，papageorigiou n，etal. hydrophobic，highly conductive ambient temperature molten saltsj. inorg.chem., 1996, 35:1168.5 李汝雄.綠色溶劑離子液體的合成與應(yīng)用m .北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2004: 24-25.6 i. ichinose, t. kunitake, molecular wrapping of a fluorescent dye with ti