摘 要

在极具应用前景的“绿色溶剂”中有一类是离子液体,离子液体具有一系列的特性，包括极低的蒸气压，高热稳定性和化学稳定性,可以用作分离和催化反应等化学应用的环境友好溶剂，在有机合成、电化学等领域有广泛而深远的应用。近几年，离子液体作为直接溶剂用于分子量较大的天然高分子材料溶解如纤维素、胶原蛋白等的溶剂再生已成为了一个热点，为生物能源能够高效使用找出了新的方法。本实验以咪唑，氢氧化钠，-1-氯辛烷，1，3-丙烷磺酸内酯等为原料，合成表面活性离子液体HNBM，采用表面张力、电导率等方法研究其溶液的性质。表面活性离子液体HNBM具有较好的表面活性，临界胶束浓度是8.24mmol/L,表面张力可降低至39.0mN/m。本实验将为该离子液体用于胶原蛋白溶解再生奠定理论与实践基础。

关键词：绿色溶剂；离子液体；表面张力；电导率

Preparation and Properties of Ionic Liquid HNBM

Abstract

Among the "green solvents" with promising applications, there is a class of ionic liquids. Ionic liquids have a series of properties, including extremely low vapor pressure, high thermal stability and chemical stability, and can be used for chemical applications such as separation and catalytic reactions. The environmentally friendly solvents have extensive and far-reaching applications in organic synthesis, electrochemistry and other fields. In recent years, the use of ionic liquids as a direct solvent for the regeneration of solvents with high molecular weight natural polymer materials such as cellulose, collagen has become a hot spot, and new methods have been identified for the efficient use of bioenergy. In this experiment, imidazole, sodium hydroxide, 1-chlorooctane, 1,3-propane sultone as raw materials, the synthesis of surface active ionic liquid HNBM, the surface tension, conductivity and other methods to study its solution properties. The surface active ionic liquid HNBM has a good surface activity, the critical micelle concentration is 8.24 mmol/L, and the surface tension can be reduced to 39.0 mN/m. This experiment will lay the theoretical and practical foundation for the use of this ionic liquid for the dissolution and regeneration of collagen.

Key words: green solvent; ionic liquid; surface tension; conductivity

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 前言 5

1.1 离子液体的发展历程 5

1.2 离子液体的分类及结构 5

1.3 离子液体的突出性能 6

1.4 离子液体的应用 7

1.4.1 离子液体在萃取分离中的应用 7

1.4.1.1 萃取有机物 7

1.4.1.2萃取金属离子 8

1.4.1.3 离子液体用于萃取脱硫 9

1.4.1.4 离子液体用于气体分离 10

1.4.2 离子液体用于天然高分子溶解 12

1.4.3 离子液体用于电化学方面 14

1.4.4 离子液体用于纳米材料方面 15

1.5 离子液体的制备 15

1.5.1 一步合成法 16

1.5.2 两步合成法 16

1.6 本文总体思路 16

第二章 实验部分 17

2.1 实验所需药品与仪器 17

2.2 离子液体HNBM的合成 17

2.2.1 实验原理 17

2.2.2 合成步骤 18

2.2.2.1 中间体咪唑钠的合成 18

2.2.2.2 中间体Rmim的合成 18

2.2.2.3 表面活性离子液体HNBM的合成 19

2.3表面活性离子液体HNBM溶液的表面张力测定 19

2.4 表面活性离子液体HNBM溶液的电导率测定 19

第三章 结果与讨论 20

3.1 产物结构鉴定 20

3.2 表面活性离子液体HNBM溶液的表面张力测定 22

3.3 表面活性离子液体溶液的电导率测定 22

3.4 小结 23

第四章 结论与展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 25

参考文献 26

致谢 32

第一章 前言

1.1 离子液体的发展历程

目前离子液体已经引起了人们足够的关注^[1]，在过去的十年时间里，超过6000篇论文的标题中出现了“离子液体”这一短语，并且其中一半以上的论文是以化学合成或催化为主题的。但在1999年^[2]的时候，只有123篇是真正全面的涉及到离子液体的参考文献，这一切在现在看来，都简直是不可思议的。因此，我们首先要确定离子液体的范围。关于“离子液体”定义的问题在过去10年中一直是争论不休的话题，目前化学家们使用了最初对离子液体的定义：“所谓的离子液体，是指全部由离子组成的液体。”

1.2 离子液体的分类及结构

离子液体从最初发现到现在经历过三个过程。由于离子液体中阴离子和阳离子的选择范围广泛，其类型也开始增加。离子液体通过有机阳离子的差异主要分为咪唑盐（I），吡啶（II），季铵盐（III）和季磷盐（IV）（如图1-1所示）。目前关于离子液体最流行的研究是合成简单稳定的二烷基咪唑离子液体。另外，还有其他类型的离子液体。离子液体的组分中有两种类型的阴离子：一种是单核阴离子。这些阴离子是中性或碱性的。它们的特点是在水中或空气中稳定，如Cl^-，Br^-和BF₄^-，PF₆^-，CH₃CO₂^-等，而研究最多的是BF₄^-和PF₆^-阴离子;另一种是多核阴离子，它们的特征是对水或空气敏感，所以它们应通过真空或惰性气体用于加工应用，例如Al₃Cl₁₀^-，Fe₂C₇^-，Cu₂Cl₃^-，Au₂Cl₇^-等。

1.3 离子液体的突出性能

室温离子液体是低熔盐，具有极低的蒸气压，高热稳定性和化学稳定性，是一种可以用作分离和催化反应等化学应用的环境友好溶剂 ^[3-8]。