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基本信息

作品名称:
几类有机分子对离子液体结构和性质的影响研究
大类:
自然科学类学术论文
小类:
能源化工
简介:

采用分子动力学模拟的方法研究了乙腈和甲醇对烷基咪唑离子液体结构与物理化学性质的影响。获得了体系的密度、各组分的自扩散系数、离子液体的粘度与电导率随有机分子加入的变化规律,分析径向分布函数和空间分布函数得到了离子液体离子的存在形式和结构特点。主要的结论有:体系密度值与实验值符合较好,表明选用力场是合理的。随着有机分子的摩尔分数增加,混合体系的密度降低、各组分间的径向分布函数呈规律性变化、粘度减小、电导率先增大后减小;在组分不变的情况下,升高体系的温度,混合体系的密度随着温度的升高而降低,各组分的自扩散系数均增大;离子液体的密度随着咪唑阳离子烷基侧链的增加而不断减小,随着阴离子的体积和空间结构的增加而增大。

详细介绍:

室温离子液体,简称离子液体(Ionic Liquids, ILs),是由特定有机阳离子和无机阴离子构成的在室温或近于室温(<100℃)下呈液态的离子体系。它具有电化学窗口宽(大于4V)、导热导电良好、不挥发、不可燃、可室温操作、可循环重复使用和易回收等特点[1-3]。目前离子液体已经广泛和成功地用于材料制备、催化、金属电沉积、萃取分离、有机合成以及燃料电池等领域[4,5]。特别在有色金属的提取分离方面离子液体凭借独特的物化性能展现它的应用价值。在金属的电解精炼方面,作为一种理想的室温液态电解质,融合了高温熔盐和水溶液的优点:在室温下即可得到在高温熔盐中才能电沉积得到的金属和合金,而没有高温熔盐的强腐蚀性。同时离子液体还可电沉积得到大多数能在水溶液中得到的金属且无副反应。然而由于水和有机分子等杂质的存在使得这些离子液体的物理化学性质至今尚未系统地报道,而且不同实验小组得到的数据几乎不相同。因此,深入了解这些杂质对离子液体的结构与物理化学性质的影响具有重要意义。理解离子液体中水和其他有机分子的结构和动力学可以为控制和消除这些杂质提供帮助,为离子液体的提纯及其应用,以及离子液体研究的进一步发展提供数据支持、理论依据和指导。
纵观近年来离子液体混合物的实验研究进展,大部分实验报道均集中于混合物的热力学性质,而其中重要的物理化学性质和输运性质却很少涉及。此外实验的方法只能测定表观性质,离子液体混合物各组分之间的相互作用以及有机分子在离子液体中的存在形式却无法通过实验得知。正是由于实验的局限性,以分子动力学模拟为代表的分子模拟技术迅速崛起,它可以从微观上系统地研究物质的结构、热力学以及原子扩散等动力学等性质,能够取得实验很难得到的大量重要信息,为科研工作者们提供了重要的参考、指导实验、验证某些理论假设的依据。Hanke等人[6]最先报道了[DMIM][Cl]、[DMIM][Cl]与水组成的二元体系的局部结构与动力学模拟研究

获奖情况:

校赛一等奖
第七届云南省大中专学生课外学术科技节一等奖

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