1-羟基-3-烷基咪唑类离子液体的合成、表征及应用

摘要

离子液体(英文名为room temperature ionic liquids，简写为RTILs)是在室温或近于室温下呈液态的由离子构成的物质，又称室温熔融盐。离子液体以其具有可以忽略的蒸汽压、特殊的溶解性、热稳定性、导电性和宽的电化学窗口等特点成为传统有机溶剂的理想替代品，已经或正在有机合成、电化学、制备纳米材料等领域被广泛应用。开展离子液体相关方面的研究工作符合绿色化学发展的需要，是近年来世界各国研究者共同关注的热点。 本文以制备两种含有羟基和烷基碳长链的咪唑类离子液体及其中一种离子液体在防止铝腐蚀和制备纳米VO：方面的应用为研究对象，主要内容包括： 1.首先采用溶剂热法并利用咪唑和溴代十二烷或溴代十六烷作为反应原料在高压釜中合成叔胺(1-十二烷基咪唑或1-十六烷基咪唑)，通过单因素试验对反应的影响因素进行了研究；然后用已制备的叔胺l-十二烷基咪唑和1-十六烷基咪唑分别与2-氯乙醇进行反应制备了离子液体氯化1-羟乙基-3-十二烷基咪唑和氯化1-羟乙基-3-十六烷基咪唑，同时通过单因素试验对反应的影响因素进行了研究，确定了最佳的工艺条件；最后利用核磁共振、红外光谱和紫外光谱对离子液体的分子结构进行了表征。 2.通过X射线粉末衍射和差示扫描量热仪(DSC)对所制备的两种离子液体的晶体结构和热稳定性进行了表征；并重点测定了氯化1-羟乙基-3-十六烷基咪唑的电导率、表面张力等物理化学性质。为本文的后续研究工作奠定了基础。 3.采用失重法研究了离子液体氯化1-羟乙基-3-十六烷基咪唑在盐酸和硫酸的混合腐蚀系统中对铝的缓蚀性能；测定并计算了在60～90℃的温度范围内的不同浓度的强酸性溶液中不添加和添加不同质量该离子液体铝的腐蚀速度；并在温度为70℃、硫酸为0.5mol/L、盐酸为1mol/L的条件下把该离子液体与乌洛托品进行了比较。 4.通过水热法利用离子液体氯化1-羟乙基-3-十六烷基眯唑和V2O5为原料制备纳米VO2；利用X射线粉末衍射和透射电镜对产物进行了表征；同时研究了纳米VO2作为活性物质的电容性能和电池性能。

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致谢

第一章绪论

§1.1引言

§1.2离子液体的组成、种类及基本特征

§1.2.1离子液体的组成和种类

§1.2.2离子液体的基本特征和性质

§1.3离子液体的研究进展

§1.4离子液体的合成方法

§1.4.1直接合成法

§1.4.2两步合成法

§1.5离子液体的应用

§1.5.1作为绿色溶剂的应用

§1.5.2在电化学中的应用

§1.5.3在纳米材料制备中的应用

§1.6本课题研究内容

第二章含有烷基碳长链和羟基的咪唑类离子液体的制备和表征

§2.1引言

§2.2实验部分

§2.2.1实验设备及仪器

§2.2.2实验过程

§2.3结果与讨论

§2.3.1离子液体的表征

§2.3.2合成路线和反应机理

§2.3.3合成工艺的优化

§2.4小结

第三章离子液体产物的典型物化性质

§3.1引言

§3.2实验部分

§3.2.1实验设备及仪器

§3.2.2实验方法

§3.3结果与讨论

§3.3.1溶解性实验

§3.3.2吸水性实验

§3.3.3 XRD

§3.3.4 DSC

§3.3.5电导率

§3.3.6表面张力

§3.4小结

第四章强酸性介质中离子液体对铝的缓蚀作用研究

§4.1引言

§4.2实验部分

§4.2.1试剂、材料与仪器

§4.2.2实验设计

§4.2.3实验方法

§4.3结果与讨论

§4.3.1正交实验结果

§4.3.2硫酸浓度的影响

§4.3.3盐酸浓度的影响

§4.3.4离子液体缓蚀剂浓度的影响

§4.3.5温度的影响

§4.4小结

第五章离子液体辅助水热合成VO2(B)纳米棒及性能研究

§5.1引言

§5.2纳米VO2的水热合成及表征

§5.2.1水热合成

§5.2.2样品表征

§5.2.3电化学测试

§5.3结果与讨论

§5.3.1结构和形貌分析

§5.3.2比电容性能

§5.3.3电池性能

§5.4小结

第六章结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文