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摘 要

离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐。由于具备难挥发、可设计性、电导率高，电化学窗口大等优点，在聚合反应、傅-克反应及电化学合成等被普遍的应用。本文先综述了离子液体的性质、合成方法以及应用研究概况。然后以1-丁基咪唑、1-甲基咪唑、氯乙酸乙酯、十二烷基硫酸钠等原料,经两步反应合成了表面活性离子液体[BEtmim] SDS、[Etmim]SDS。采用表面张力法研究其水溶液的性质。测得[BEtmim]SDS的临界胶束浓度为0.992 mmol/L，γ_cmc=34.6mN/m，[Etmim]SDS的临界胶束浓度为1.003 mmol/L，γ_cmc=37.8mN/m。说明两种离子液体均具有良好的表面活性。

关键词：表面活性离子液体 合成 溶液性质

Synthesis and Properties of Surface Active Ionic Liquids

Abstract

An ionic liquid which is liquid at or near room temperature and completely composed of anions and cations. Due to its advantages of low volatilization, design, high conductivity, large electrochemical window, etc., it is widely used in many reactions. This paper first reviews the properties, synthesis methods and application research of ionic liquids.Then, a surface active ionic liquid [BEtmim] SDS, [Etmim] SDS was synthesized by a two-step reaction using a raw material such as 1-butylimidazole, 1-methylimidazole, ethyl chloroacetate or sodium lauryl sulfate. Use surface tension method to investigate the quality of [BEtmim]SDS and [Etmim]SDS aqueous solutions .The critical micelle concentration of [BEtmim]SDS was determined to be 0.992 mmol/L, γ_cmc=34.6 mN/m, and the critical micelle concentration of [Etmim]SDS was 1.003 mmol/L, γ_cmc=37.8 mN/m. It shows that both ionic liquids have good surface activity.

Key Words: Surface active ionic liquid;Synthesis;Solution properties

目 录

摘要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………II

第一章 文献综述…………………………………………………………………1

1.1 前 言…………………………………………………………………………1

1.2 离子液体研究概述…………………………………………………………2

1.2.1 离子液体的分类……………………………………………………2

1.2.2 离子液体的合成方法………………………………………………2

1.3 离子液体的性质……………………………………………………………3

1.3.1 密度…………………………………………………………………4

1.3.2熔点………………………………………………………………4

1.3.3 导电性………………………………………………………………4

1.3.4黏度………………………………………………………………4

1.3.5 稳定性………………………………………………………………4

1.3.6 溶解性………………………………………………………………4

1.4 离子液体的应用……………………………………………………………5

1.4.1 电化学中的应用…………………………………………………5

1.4.2 在有机合成中的应用………………………………………………5

1.4.3 在萃取方面的应用 ………………………………………………5

1.5 研究目的及意义……………………………………………………………6第二章 表面活性离子液体的合成……………………………………7

2.1 实验方案…………………………………………………………………7

2.2 实验原理……………………………………………………………………7

2.3 器材与试剂…………………………………………………………………8

2.3.1 器材…………………………………………………………………8

2.3.2 试剂…………………………………………………………………9

2.4 实验内容…………………………………………………………………9

2.4.1 [BEtmim][Cl]、[Etmim][Cl]的合成…………………………9

2.4.2 [BEtmim]SDS、[Etmim]SDS的合成…………………10

2.5 产物结构鉴定………………………………………………………………10

2.6 小结…………………………………………………………………………14

第三章 表面活性离子液体的性质 …………………………………………15

3.1仪器………………………………………………………………………15

3.2 实验部分 …………………………………………………………………16

3.2.1 配置梯度溶液……………………………………………………16

3.2.2 表面活性离子液体溶液表面张力的测定…………………………16

3.3 结果与讨论…………………………………………………………………16

第四章 结论与展望……………………………………………………………19

参考文献…………………………………………………………………………20

致谢……………………………………………………………………………… 23

第一章 文献综述

1.1 前言

当前,人们在追求经济发展的同时,不可避免地造成了诸多的环境问题。离子液体作为一种新型的绿色溶剂,在处理能源缺乏和环境污染等问题上,得到了普遍的关注。离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐[1-2]。由于其优异的理化特性，如离子液体蒸汽压非常小，无气味、难挥发，极佳的溶解性能。处于真空环境下的离子液体，因其难以挥发的特性可避免对环境造成破坏；同时，离子液体也可溶解地质勘察时的矿物质，在均相体系下，可以极大地缩小仪器的体积；除此之外，离子液体在宽泛的温度范围中使用时，都具备优良的热稳定性和化学稳定性，易于分离，能多次循环利用。因此离子液体在有机合成及催化、分离萃取、电化学等领域被广泛的应用[3]。

早在20世纪初，Walden领导的科研组[4]就已经合成出首个离子液体：乙胺硝酸盐，但其熔点低于室温，在空气中极不稳定而易发生爆炸，因此并未得到太多科学家的关注；随着上世纪80年代1-烷基-3-甲基咪唑氯铅酸盐离子液体的出现[5]，因其在有机反应中表现出的的良好性质，离子液体才逐渐应用在有机合成领域；直到1992年，在Wilkes小组的进一步研究下，得到另一新型离子液体，在水溶液和空气中都表现出良好的化学稳定性[6]。至此之后，不同种类的离子液体才得以合成。王忠华在离子液体研究与发展中表明：21世纪后，随着人们对离子液体的研究不断深入，离子液体不单只用于有机反应，而且催化、分离萃取、电化学等领域都得到深入的研究和应用[7]。当前对功能性离子液体的研究及研发，已然成为离子液体研究的新领域[8]。

1.2 离子液体的研究概述

1.2.1 离子液体的种类

离子液体的种类可以根据阴阳离子的不同进行划分,在目前研究的离子液体中，按阳离子种类分类的有：季铵盐离子类、咪唑盐离子类、季鏻盐离子类和烷基吡咯盐离子类等（见图1-1），当前以烷基吡咯盐离子类研究最多[9]。

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