分子模拟研究气体在室温离子液体中的溶解度

摘要

在作者先前建立的分子力场基础上,采用Widom粒子插入法预测了CO2、N2、O2、Ar及CH4等5种气体在多种咪唑类离子液体中的溶解度,包括2种侧链长度的阳离子和3种阴离子.首先考察了256个离子对组成的体系中溶质分子插入次数对计算结果的影响,在此基础上计算了不同温度下气体在1-丁基-3-甲基咪唑的四氟化硼盐([bmim][BF4])和六氟化磷盐([bmim][PF6])中的溶解度.计算结果正确反映了CO2气体溶解度的变化趋势,在[bmim][BF4]中溶解度的模拟结果与实验值符合很好,且明显优于Pádua等的模拟结果;在[bmim]][PF6]中的溶解度较实验值偏高,精度与文献模拟结果相当;并预测了较高温度下CO2气体在[bmim][BF4]和[bmim][PF6]中的溶解度.计算结果也正确地反映了5种气体在[bmim][PF6]中溶解度实验值的相对大小.另外考察了常温下几种气体在不同室温离子液体中的溶解度,模拟结果表明气体在含有较长碳链和双-三氟甲基磺酰胺阴离子(Tf2N-)的离子液体中溶解度较大.