摘 要

离子液体作为一类新型绿色溶剂, 越来越成为当今全球科技的热点。

本论文探索了乙酸根离子液体EmimAc-Urea二元体系的流变性能，探讨加入尿素后对于离子液体核磁共振的影响，为离子液体-尿素二元体系的应用积累原始数据。

离子液体中尿素的溶解速率与反应温度有关，反应温度越高，溶解速率越大；离子液体中尿素的溶解速率与尿素质量比有关，尿素的质量比越大，溶解速率越小。EmimAc-Urea溶液的浓度越大，它的粘度系数也就相应越大。高浓度溶液受剪切速率影响较大，剪切速率越大粘度系数越小；低浓度溶液几乎不受剪切速率的影响而相对稳定。

关键词：离子液体；尿素；溶解性；流变性

Study on the performance of EmimAc-Urea two element system

Abstract

Ionic liquid, as a new kind of green solvent, is a hot spot in the global science and technology.

This paper explore rheological properties of binary system of acetic acid ion liquid EmimAc-Urea, probe into urea for the influence of ionic liquid nuclear magnetic resonance (NMR), for the application of ionic liquid urea binary system accumulation of raw data.

Ionic liquid urea dissolution rate and the reaction temperature, the higher the reaction temperature, solution rate is high; in ionic liquid urea dissolution rate and urea concentration, the greater the mass fraction of urea, dissolution rate of smaller and smaller. Belonging to the fluid of EmimAc-Urea ionic liquid solution of, at low shear rate, solution of Newton fluid; in the high shear rate zone, the solution is the shear becomes dilute rheological behavior, and with the concentration increasing, resulting in shear dilute the critical shear rate shifts to the low frequency.

Keywords: Ionic liquid; urea; solubility; rheological property

目录

摘要 I

Abstract II

第一章综述 1

1.1 离子液体研究背景 1

1.2 离子液体概述 1

1.2.1 离子液体的发展 1

1.3 离子液体的特点 2

1.3.1 液态范围宽 2

1.3.2 蒸气压小 2

1.3.3 电导率高 3

1.3.4 易于设计 3

1.3.5溶解性能好 3

1.4 离子液体的应用 3

1.4.1在催化和有机化学中的应用 3

1.4.2在摩擦中的应用 4

1.4.3对纤维素的溶解 4

1.4.4在生物质能源中的应用 4

1.5尿素概括 4

1.6核磁共振波谱技术与离子液体 5

1.6.1测定离子液体的结构、纯度及性质 5

1.6.2研究离子液体内部阴阳离子间的相互作用 6

1.6.3研究离子液体与其他化合物的相互作用 6

1.7本文思路 7

第二章实验部分 8

2.1 实验材料与仪器 8

2.1.1 材料 8

2.1.2 仪器与设备 8

2.2 实验内容 9

2.2.1 Emimac-Urea二元体系的复配 9

2.2.2 Emimac-Urea核磁共振测试 10

2.2.3 Emimac-Urea流变性测试 10

第三章实验结果与讨论 11

3.1尿素浓度、温度对溶解时间的影响 11

3.1.1尿素浓度与溶解时间的关系 11

3.1.2温度与尿素溶解时间的关系 12

3.2 尿素对Emimac离子液体的影响 13

3.2.1尿素的浓度对核磁共振碳谱影响 13

3.2.2尿素的浓度对核磁共振氢谱影响 15

3.3Emimac-Urea的流变性能 17

3.3.1离子液体Emimac-Urea的流变性 17

3.3.2浓度对流变性的影响 18

第四章结论与展望 19

4.1结论 19

4.2展望 19

参考文献 21

致谢 22

第一章 综述

1.1 离子液体研究背景

离子液体( ILs)是一种盐，它是由无机阴离子和另一种含氮杂环的有机阳离子所构成的,又叫室温熔盐。离子液体不仅具有较宽的温度范围，优异的热稳定性, 而且对无机和有机化合物都有较强的溶解性能,导电性能好,离子扩散速率和迁移速率都较快，在室温条件下几乎没有蒸汽压。与传统的有机溶剂相比较, 几乎测不出蒸汽压,无污染，不挥发, 故被人们称为“绿色溶剂”。

1.2 离子液体概述

1.2.1离子液体的发展

20世纪“离子液体”还仅仅只是表示溶盐或熔融盐的一个专业术语，例如高温盐。如今，离子液体已经广泛的表示在液态或在室温条件下存在的熔盐。早在1914年，人们合成出来的乙基硝酸铵，熔点为12℃，只可惜在当时这个伟大的发现没有引起人们关注^[1]。直到后来20世纪40年代，随着第一类氯铝酸盐离子液体系的发现，并对这一类氯铝酸盐离子液体系进行了扩充与延伸，其中包括各种基团修饰，比如N-烷基吡啶，1,3-二烷基咪唑等，另外还研究了此类离子液体系在有机合成以及催化领域，电化学的应用并取得很好的效果^[2]。但是这种类型的离子液体存在共同缺点就是接触到水会容易生成HCl，对水和空气都较为敏感，因此限制了他们应用到实际中。直到后来1992年，诞生了一系列由咪唑阳离子与，阴离子构成的对水和空气都具有稳定性的离子液体，从此以后在全球范围内科学界展开了一场关于研究离子液体的热潮^[3]。

离子液体是当今全球科技的热点和前沿,展现出了巨大的应用潜力和宽阔前景,日益成为世界各国绿色环保高新技术竞争的战略计划。从最近一段时间看，离子液体合成和应用专利的数目也呈级数递增。发达国家中比如美国、欧洲和日本这些国家先后都将离子液体列入国家科技创新计划,有不少跨国集团例如美国的 Shell、日本的三菱、德国的Merck等都都对离子液体的研发表现了极高的兴趣，引起国际社会广泛关注和讨论^[4]。我国的离子液体应用研究与合成也正在如火如荼的进行着，产品研发与实际应用都走在行业前面。事实证明，纵观离子液体从上个世纪的发现到现在的发展历程，都与其他新兴技术的发现，成长和培育阶段有着相似的S型曲线过程，正在步入由探索阶段迈向应用阶段的关键时期，而且还在不断探寻新的科技果实和勇敢迎接新的挑战^[5]。