论文总字数：24152字

摘 要

本文以1-乙基-3甲基-咪唑氯盐（EmimCl）、1-乙氧羰基甲基-3甲基咪唑氯盐（EtmimCl）、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（BmimCl）、1-己基-3甲基咪唑氯盐（HmimCl）和棕榈酸钠等为原料设计合成一系列基于羧酸根的阴离子表面活性离子液体。通过密度泛函理论（DFT）及软件Gaussian 16W对这些阴离子表面活性离子液体进行分子模拟，优化了它们的结构，确定水合物的极性头电荷、键长的变化，水合物的结合能、偶极矩，通过研究咪唑阳离子和棕榈酸阴离子分别与不同数量水分子之间的作用规律，最终阐明表面活性离子液体在胶束化过程中的聚集行为。

根据实验数据及分子模拟结果，本文取得以下成果：

（1）通过离子交换法合成得到四种表面活性离子液体[Emim][C₁₅H₃₁COO]、[Etmim][C₁₅H₃₁COO]、 [Bmim][C₁₅H₃₁COO] 、[Hmim][C₁₅H₃₁COO]。

（2）使用Gaussian 16W软件，以B3LYP/6-31G(d,p)的基组对羧酸根表面活性离子液体的结构进行优化。对优化结果进行氢键作用、原子电荷分布、电子能和热能的分析。

关键词：表面活性离子液体 密度泛函理论 氢键作用 聚集行为

Synthesis and Properties of Surface Active Ionic Liquids Based on Carboxylate

Abstract

In this paper, a series of surface active ionic liquids based on carboxylate were designed and synthesized by 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride(EmimCl), 1-ethoxycarbonyl methyl-3-methylimidazolium chloride(EtmimCl), 1-butyl-3-methylimidazolium chloride(BmimCl), 1-hexyl-3-methylimidazolium chloride(HmimCl) and sodium palmitate. Then, the structures of these anionic surfactant ionic liquids were optimized, the polarity of the hydrate head electric charge, hydrogen bonding length change, hydrate binding energy and dipole moment were determined by density functional theory(DFT) and the Gaussian 16w. In summary, the aggregation behavior of surface active ionic liquids during micellization was finally elucidated by studying the interaction between the imidazolium cation and palmitic acid anion and different amounts of water molecules. Through experimental data and molecular simulation, the following results are obtained:

(1) Four surface active ionic liquids [Emim][C₁₅H₃₁COO], [Etmim][C₁₅H₃₁COO], [Bmim] [C₁₅H₃₁COO], [Hmim][C₁₅H₃₁COO], were synthesized by ionic exchange method.

(2) The structure of carboxylate surface active ionic liquids was optimized by Gaussian 16W software based on B3LYP/6-31G(d, p). The optimization results are analyzed by hydrogen bond, atomic charge distribution, electronic energy and thermal energy.

Key words: Surface active ionic liquids; Density functional theory; Hydrogen-bond interaction; Aggregation behavior

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 表面活性离子液体的研究现状 2

1.2.1 表面活性离子液体的概述 2

1.2.2 表面活性离子液体的应用 3

1.3 羧酸根阴离子表面活性离子液体的研究现状 4

1.4 立题依据和研究内容 6

1.4.1 立题依据 6

1.4.2 研究内容 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验试剂与仪器 7

2.1.1 实验试剂 7

2.1.2 实验仪器 7

2.2 羧酸根阴离子SAILs的合成 8

2.2.1 阴离子溶剂交换法 8

2.3分子模拟 8

第三章 结果与讨论 9

3.1 羧酸根阴离子表面活性离子液体的合成 9

3.1.1 [Emim][C₁₅H₃₁COO]的合成 9

3.1.2 [Bmim][C₁₅H₃₁COO]的合成 9

3.1.3 [Etmim][C₁₅H₃₁COO]的合成 9

3.1.4 [Hmim][C₁₅H₃₁COO]的合成 9

3.2分子模拟 9

3.2.1 羧酸根表面活性离子液体的结构优化 9

3.2.2 咪唑阳离子和水分子作用的优化结构 13

3.3.3 棕榈酸阴离子和水分子作用的优化结构 16

第四章 结论与展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 19

参考文献 20

致 谢 23

第一章 文献综述

请支付后下载全文，论文总字数：24152字