離子液體非水溶致液晶的構建及萃取分離性能研究

《離子液體非水溶致液晶的構建及萃取分離性能研究》是依託浙江大學，由邢華斌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：離子液體非水溶致液晶的構建及萃取分離性能研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：邢華斌
• 項目類別：面上項目

項目摘要

弱酸性複雜有機分子是一類重要化學品，其高效分離不僅是相關高純化學品製備的必需途徑，也是清潔能源生產和物質轉化等過程的重要環節。離子液體是新型弱酸性物質萃取分離介質，其陰離子所固有的負電性使離子液體可通過氫鍵識別弱酸性基團，分離選擇性高。但由於離子液體強靜電的本質特徵，存在極性強、對有機物親和性差、萃取容量小等不足，限制其套用。本申請擬向離子液體結構中引入有序自主裝結構，設計具有強氫鍵鹼性界面、納米疏水區域的離子液體非水溶致液晶（Lyotropic liquid crystal, LLC）萃取劑，通過氫鍵與疏水作用的協同增強對有機分子的親和能力，克服均相離子液體存在的選擇性和容量難以兼顧的不足。為此，擬研究離子液體非水LLC的形成機理、微觀結構和物化性質，考察其對弱酸性溶質的萃取分離性能，探討LLC結構與分離性能之間的關係。課題組在離子液體合成及套用方向已有一定研究基礎，已獲初步研究成果。

結題摘要

液-液萃取是十分重要的化工分離過程，離子液體因其獨特的理化性質而被廣泛套用於液-液萃取過程。針對均相離子液體存在的選擇性和容量難以兼顧的問題，本項目成功向離子液體結構中引入了有序自主裝結構，設計具有強氫鍵鹼性界面、納米疏水區域的離子液體非水溶致液晶萃取劑。本研究結論有助於發展離子液體萃取新方法，促進離子液體在分離過程中的套用。 本項目基本按計畫進行，取得的主要進展有：（1）1. 合成了兼具長碳鏈和親水頭部的雙親性離子液體，以極性溶劑為連續相，設計及構建了一系列長鏈羧酸離子液體非水溶致液晶新型萃取劑，採用溶劑滲透掃描法考察了離子液體在非水溶劑中溶致液晶的形成情況及各種影響因素。（2）考察了該類萃取劑對天然活性同系物以及多種脂溶性酸性物質的萃取分離性能。該類萃取劑對生育酚不同的同系物具有較強的識別能力，萃取容量極高，並對油酸/三油酸甘油酯、環烷酸/辛烷體系表現出較高的分配係數和萃取容量，同時對酚類分子具有很強的親和性，表現出優於傳統溶劑的萃取分離性能。（3）採用溶劑化顯色法、IR、XRD和POM等手段對萃取機理進行探索，該體系高效萃取能力來源於萃取劑增強的氫鍵鹼性，以及非水溶致液晶結構提供的納米尺度上數量豐富的鹼性微表面和非極性微區域，從而實現被萃取物質的選擇性高分配。通過加入其他溶劑破壞非水溶致液晶聚集結構，可以將離子液體與被萃取分子進行分離，實現離子液體的循環再生。（4）在Green Chem.、ACS Sustain. Chem. Eng.、Chem. Eur. J.、Chem. Comm.、Chem. Eng. J等期刊發表標註資助的SCI收錄論文22篇，其中影響因子3.0以上的17篇；在項目實施期間，“天然活性同系物的分子辨識分離新技術及套用”獲國家發明進步二等獎（2018，第二完成人）。