《金屬氧化物在羧基功能化離子液體中的溶解》是依託河南師範大學，由軒小朋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬氧化物在羧基功能化離子液體中的溶解
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：軒小朋
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬氧化物在常見溶劑中溶解度較低是其套用過程中主要制約因素之一。本項目擬設計、合成羧基功能化的離子液體並表征其性質，通過改變離子液體羧基的數目、烷基鏈的長度、陰離子的種類調控離子液體的水溶性，探索離子液體結構與性質的關係；繪製離子液體-水二元系液液平衡相圖，明確羧基功能化離子液體與水的相互作用方式，掌握溫度、pH值對離子液體-水相行為的影響規律；測試金屬氧化物在羧基功能化離子液體中的溶解度，考察溶解度差異選擇性溶解分離金屬氧化物的可能性；改變溫度、pH值實現常規條件無添加劑情況下分離金屬離子，認識羧基功能化離子液體分離金屬的作用機制；設計、合成一系列基於金屬離子-羧基功能化離子液體複合物的軟材料，考察其螢光性能和發光機理，為性能優良的光學材料提供理論支持。
結題摘要
功能化離子液體的設計、合成和開發是當前綠色化學研究和發展的重要方向。本項目以金屬氧化物的溶解為背景，在離子液體陽離子上引入了羧基官能團，設計開發了一類新型羧基功能化的離子液體，構建了物理化學性質測定、微觀結構解析、結構性質關係、套用開發相結合的研究模式，研究成果在提供了基礎物理化學數據的同時，開發了其在金屬離子萃取、分離和螢光複合材料上套用，為新型功能化離子液體的深入研究提供了依據。研究主要取得以下結果： 1.羧基功能化離子液體的合成及其物理化學性質測定：利用三種不同方法設計合成了基於咪唑、吡咯陽離子的30種離子液體，考察了熔點、熱分解溫度、pH值、吸濕性等物理化學性質，探討了離子液體陰離子種類、烷基鏈長度、羧基功能團數目等對這些性質的影響，繪製了部分基於TFSI離子液體的水-離子液體二元相圖，測定了會溶溫度和在水溶的溶解度。 2.羧基功能化離子液體的結構：利用單晶衍射技術測定了18種離子液體的晶體結構，明確了離子液體晶體中存在有homoconjugated類型的O-H…O氫鍵、O-H…X氫鍵和羧基締合形式O-H…O氫鍵，這些形式的氫鍵是決定羧基功能化離子液體性質的關鍵因素之一；發現了羧基功能化離子液體間基於氫鍵形式不同的單晶到單晶轉化現象，並實現了相互間的轉化，提出了利用振動光譜中D型譜帶和C=O伸縮振動譜帶辨別不同氫鍵形式的方法。利用密度泛函理論最佳化了多種羧基功能化離子液體的離子對、二聚體、四聚體的穩定結構，並和晶體數據進行了對比，分析了離子對的靜電勢、氫鍵等特徵，考察了相互作用的強弱，明確了羧基官能團和陰離子與水的相互作用與水溶性的關係，為認識離子液體微觀結構提供了理論基礎。 3.羧基功能化離子液體對金屬氧化物的溶解和螢光複合材料的構建：測定了ZnO等20餘種金屬氧化物在羧基功能化離子液體的溶解度，發現ZnO、稀土氧化物等在這類離子液體中具有較高的溶解度，可實現易溶-不溶氧化物的直接分離；根據溶解度的差異初步考察了TFIS的羧基離子液體-水均相體系分離、萃取的可能性，實現了溫控分離。測定並解析了20餘種金屬離子-羧基功能化離子液體的晶體結構，結合紅外光譜和拉曼光譜等初步考察了金屬離子配位環境、晶體堆積方式，探討了金屬離子的種類、羧基功能團的數目、離子液體陰離子、有機配體等對光譜的影響，認識了發光機制，為螢光複合材料的設計和製備提供了有益參考。
