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摘 要

离子液体是对环境友好、有利于反应控制的介质和溶剂之一。为了推进离子液体大规模工业化应用，其基础的物理性质及热力学性质数据必不可少。本课题测量了不同离子液体与水的二元体系的物理性质及热力学性质。本次实验的目的是通过对三种离子液体与水的二元体系的密度、粘度及微量热进行系统精确的测量，通过这些数据再对离子液体的物理性质及热力学性质进行解释分析。本次实验中，一定温度下，离子液体与水的二元体系的密度和粘度随着摩尔分数升高而升高；一定摩尔分数下，密度和粘度随着温度的升高而降低。而微量热数据通过拟合曲线得到相关性。

关键词：离子液体 密度粘度 微量热 热力学性质

Effects of water on thermodynamic properties of ionic liquids

Abstract

Ion liquid is a medium and solvent that is environmentally friendly and reactive.In order to promote large-scale industrialization of ion liquids, its basic physical and thermodynamic data is required.This subject measured the physical and thermodynamic properties of the dual systems of different ion liquids and water. The aim of this experiment is to make systematic and accurate measurements of the density, viscosity and microchalor of three binary systems of ion liquids and water, using this data an interpretation analysis of the physical and thermodynamic properties of ion liquids.The experiment found that at a certain temperature, the density and stickiness of the dual system of ionic liquid and water increased as the chance of molding increased. For a given molar fraction, density and viscosity decrease with temperature.But tiny amounts of heat data correlate through a fit curve.

KEY WORDS: Ionic liquids； density viscosity； microcalorimetric； Thermodynamic property

目 录

第一章绪论 1

1.1引言 1

1.2离子液体定义 1

1.3离子液体的性质 1

1.4离子液体的发展史 2

1.5离子液体的分类 3

1.6离子液体的合成 3

1.7离子液体的应用 4

1.8论文的研究背景及内容 4

第二章 实验部分 5

2.1实验原料 5

2.2离子溶液的密度粘度测量实验 5

2.2.1密度粘度测量仪器 5

2.2.2离子溶液的密度粘度测量步骤 6

2.3离子液体的微量热性质测定 7

2.3.1微量热测定仪器 7

2.3.2离子液体的微量热性质测定实验步骤与实验方案 7

离子液体的微量热性质测定实验方案参考附录A 7

第三章数据分析 8

3.1离子液体的密度性质分析 8

3.2离子液体的粘度性质分析 9

3.3离子液体微量热性质数据分析 11

3.3.1 C5mimCl(1) H₂O(2)的微量热性质数据分析 11

3.3.2 OmimBr(1) H₂O(2)的微量热性质数据分析 11

3.3.3 OmimI(1) H₂O(2)的微量热性质数据分析 12

第四章 结论与展望 13

4.1结论 13

4.2展望 13

附录A 离子液体的微量热性质测定实验方案 14

附录B 密度粘度实验数据和分析数据 16

附录C 微量热实验数据及分析 22

参考文献 24

致谢 28

第一章绪论

1.1引言

对环境造成严重化学污染的主要原因之一是有机溶剂的大量使用及其强烈的挥发性。这是因为许多分离过程以及化学反应的进行需要有机溶剂作为介质。现代科学技术飞速发展，随着人们对保护环境的意识的提高，随着人们对周围环境要求的提高，现今科研人员研究的化学反应溶剂必须是低消耗的，高效的，清洁的。所以，现今化工行业急需解决的问题之一就是寻找既能满足利于反应又满足对环境好的溶剂和介质了。这一个问题，室温离子液体能很好的解决。

1.2离子液体定义

离子液体，又称室温离子液体或室温熔融盐。是一类熔点在373.15k以下的，完全由几种有机阳离子和无机或有机阴离子结合而成的一类有机盐。在室温下，一般离子液体都会呈现出液态。

1.3离子液体的性质

离子液体是由不同的阴离子和阳离子组成的常温下为液态离子化合物，不同阴、阳离子的随机组成导致离子液体种类繁多。正因为这特殊的结构，离子液体才拥有了许多独特的性质:

熔点低，室温下呈液态。离子液体的熔点之所以低，是因为其晶格能减小了。这其中的原因是什么呢？原因是离子间的作用力减小了。那么，导致离子间的作用力减小原因又是什么呢？原因就是其阴离子和阳离子的半径差异以及加入取代基后导致结构不对称使离子不能规则地堆积成晶体。所以离子液体在室温下会呈现液态。

热稳定性好。离子液体的热稳定性之所以很好，是因为受碳原子-杂原子之间的作用和氢键-杂原子之间的作用的影响，因此它与阴、阳离子的结构和性质密切相关^[1]。所以离子液体不容易燃烧和爆炸。

电导率高，电化学窗口宽。离子液体的电导率高的原因是离不开离子液体的离子大小、粘度、分子量和密度的影响^[2]。也和离子液体里只有离子有关。离子液体的电化学稳定性很好。

密度可变。离子液体的密度是可以改变的，阴离子和阳离子的结构是决定离子液体密度改变的原因之一。如果我们想要某个密度的离子液体，我们可以先通过调整阴离子的结构来大幅度调整离子液体的密度。那么调节完了之后，这个密度距离我们想要的目标密度也只有很小的范围了，这时候还是调节阴离子的结构就会偏离目标，造成时间上、原料上、成本上的浪费了。所以我们只需要调整阳离子的结构就可以了，这样对离子液体的密度影响就会比较小，就会更好的接近目标密度了。

饱和蒸气压低，几乎不挥发。因为不存在分子，所以形成离子液体的酸、碱的压力性质显著降低，蒸汽压近似为零^[3]。所以，离子液体不会挥发到空气中造成浪费和影响使用，而且离子液体也没有毒，是对人体无害的。

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