《室溫離子液體結構非均勻性的超快雷射光譜研究》是依託中國人民大學，由呂榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：室溫離子液體結構非均勻性的超快雷射光譜研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂榮
- 依託單位：中國人民大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來,隨著室溫離子液體在新能源和新材料方面的逐步套用，離子液體結構特性的研究已成為自然科學研究的前沿課題之一。鑒於離子液體呈現出不同於常規分子溶劑的種種獨特的物理化學性質，多種實驗手段和理論模擬工作正試圖揭示離子液體分子間相互作用和結構特性與其獨特物理化學性質的內在關係。迄今為止，離子液體是否存在納米尺度的結構非均勻性是離子液體基礎研究領域的核心問題。圍繞這一核心問題，本項目採用飛秒光學外差克爾效應光譜技術為主要實驗手段，結合穩態拉曼光譜，以一系列典型的離子液體體系為研究對象，系統地探討離子液體中陽離子的烷基側鏈存在形式、陰離子的影響、陽離子的結構對稱性以及氫鍵的影響等基本問題，從光譜學的角度為人們認識離子液體中是否存在結構非均勻性以及離子液體的結構和物理化學性質的內在關係增添新的實驗證據。本項目對化學、材料科學和環境科學的基礎研究具有極其重要的意義。
結題摘要
經過四年的努力，本項目取得了以下幾個方面的成果：（1）通過飛秒外差光學克爾效應光譜技術和拉曼光譜技術對比研究了具有相同陽離子不同陰離的離子液體以及具有相同陰離子不同陽離子的離子液體，實驗結果發現離子液體[Bmim]I中陽離子-陽離子的相互作用比離子液體[Bmim][PF6]和[Bmim][BF4]中的陽離子之間的相互作用強。本實驗結果有助於人們更加深入地認識陰離子對於離子液體的微觀結構的影響。（2）通過瞬態吸收和螢光光譜以及時間相關單光子計數技術對比研究了不同碳鏈長度的離子液體和相同粘度的甘油水溶液中IR125和HDITCP的光異構化過程，發現離子液體與IR125 或 HDITCP間的離子-離子靜電相互作用在光異構化過程中會起到一定的抑制作用,從而揭示了離子液體的離子特性。（3）利用穩態吸收和螢光光譜、時間分辨螢光光譜測量了香豆素151和香豆素153在羥基取代的離子液體的穩態和動態光譜學行為，發現只有香豆素153在羥基取代離子液體中有螢光猝滅以及轉動變慢的現象，表明香豆素153與羥基取代離子液體之間存在特殊的氫鍵作用。（4）通過飛秒光學外差克爾效應光譜技術測量了六種多原子陰離子 (HPO42-, HSO4-, CO32-, CH3COO-, NO3- 和SCN-) 在鉀鹽水溶液中的超極化率，發現這六種陰離子的超極化率按HPO42-~HSO4- ＜ CO32- ＜ CH3COO- ＜ NO3- ＜SCN- 排列順序，這與離子在水中使蛋白質沉澱的霍夫梅斯特序列相關。（5）利用飛秒光學外差克爾效應光譜技術和傅立葉變換紅外技術對比研究了HPO42-和SCN- 離子對它們的水溶液中水的氫鍵網路結構的影響,發現HPO42-具有增強水溶液中氫鍵網路結構的能力，而SCN-具有減弱水溶液中氫鍵網路結構的能力, 這與經典的霍夫梅斯特效應的預測是一致的。（6）利用穩態吸收和螢光光譜，對比研究了離子液體以及無機鹽對肌紅蛋白構象穩定的影響，實驗結果表明與無機鹽相比, 離子液體具有使肌紅蛋白構象不穩定的能力。
