本项目将电导、体积、粘度、表面张力等宏观物理化学方法与红外、拉曼、核磁等谱学技术相结合,再利用密度泛函理论系统研究了离子液体阴离子在水和部分有机溶剂中的溶剂化行为,初步探讨了阴离子的溶剂化规律。宏观物理化学方法研究结果表明,阴离子与溶剂分子的相互作用较弱,大小程度与阴离子的体积、电荷密度分布、形成氢键的能力等因素有关。典型离子液体体系的密度、粘度和表面张力随温度的升高而降低,而电导则相反。同阴离子离子液体的电导、粘度、表面张力等特性由溶剂分子的极性或介电常数决定,如阴离子的极限摩尔体积基本遵循乙腈< N,N-二甲基甲酰胺<二甲亚砜(或碳酸丙烯酯)的顺序等。量子化学计算和谱学手段研究显示,阴离子与溶剂分子形成弱氢键的能力和数目决定于阴离子的电荷、对称性和配位能力,溶剂分子与阴离子相互作用焓的大小则受阴离子的体积和溶剂的介电常数影响。溶剂分子C-H伸缩振动的位移方向可作为判断阴离子溶剂化强弱的光谱探针。应用上述研究成果,有可能对离子液体在溶解、分离和材料制备等方面所表现出的某些特性作出合理的解释,对阴离子功能化离子液体的设计提供理论依据。
英文主题词Ionic liquid; Anion salvation; Vibrational spectroscopy; Thermodynamic property; Density functional theory.