pH回響離子液體的溶液化學研究

《pH回響離子液體的溶液化學研究》是依託河南師範大學，由王鍵吉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：pH回響離子液體的溶液化學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王鍵吉
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

目前，基於離子液體的環境回響智慧型材料是離子液體研究的重要發展方向之一。與溫度、壓力、光類似，溶液pH值是一種有效的環境回響方式，已在控制釋放等過程中發揮了重要的作用。本項目擬通過分子設計，在陽離子、陰離子上引入對pH回響的羧基、氨基等官能團來合成pH回響離子液體。在此基礎上，系統研究陽離子的結構、烷基鏈的長度、官能團的特性、陰離子的類型對這些離子液體在水等分子溶劑中的粘度、摩爾電導、表面張力、pKa值、溶解度、極性、酸鹼性等物理化學性質以及離子液體與分子溶劑相互作用的微觀本質、陰陽離子之間的締合、陽離子或陰離子的簇集等微觀結構形成的影響規律，分析離子液體在溶液中的微觀結構與物理化學性質之間的關係，探索溶液pH值對離子液體溶液微觀結構和巨觀性質的調控作用，為實現pH回響離子液體溶液結構和控制釋放性能的有效調控提供重要信息。

結題摘要

目前，基於離子液體的環境回響材料是離子液體研究的重要發展方向之一。與溫度、壓力、光類似，溶液pH值是一種有效的環境回響方式，已在控制釋放等套用中發揮了重要的作用。本項目設計、合成了陰離子為鄰苯二甲酸、磺基水楊酸、3-羧基苯磺酸和羥基吡啶的咪唑類離子液體，陰離子為咪唑、吡唑和三唑的醇胺類離子液體，陽離子上帶有氨基和羧基的咪唑鹽離子液體、銨鹽離子液體等8類陰離子或陽離子pH回響的離子液體，較系統地研究了陽離子的結構、陰離子的類型、pH回響官能團的特性、溶液pH值等因素對離子液體溶液的物理化學性質、微觀結構以及對某些稀土金屬離子選擇性分離的影響。研究結果表明，這些離子液體均具有較高的熱分解溫度（＞200 oC），大多數離子液體的熔點或玻璃轉化溫度遠低於100 oC，屬於室溫離子液體的範疇。溶液pH的改變或CO2的加入與去除，能夠有效地調控陰離子為鄰苯二甲酸、磺基水楊酸、3-羧基苯磺酸、羥基吡啶和氨基乙磺酸類離子液體在水中的微觀結構由膠束到囊泡的可逆轉變；在常溫常壓下，CO2能夠調控氮雜環類陰離子pH回響離子液體-水體系在單相-兩相之間可逆轉變，從而為實現均相反應、異相分離提供了條件。這些微觀結構和相行為的轉變歸結於溶液pH的變化和CO2的通入與去除引起了陽離子/陰離子的親/疏水性的變化。在所研究的溶劑體系中，含羧基功能化陽離子的離子液體的pKa值隨陽離子上烷基鏈的增長而增大，其酸鹼性質類似於質子化的胺基酸。這些離子液體對稀土金屬的萃取表現出優越的性能，一步萃取率可以達到99%，通過溶液pH值的調控可以實現過渡金屬（如鐵或鈷）與稀土金屬（釹或釤）、稀土金屬 (如鈧)與鑭系金屬的選擇性分離。上述結果為pH回響離子液體的設計、開發以及在可控釋放、稀土金屬的選擇性分離等方面的套用提供了科學依據。