文档介绍：西北师范大学
硕士学位论文
离子液体的制备、表征及其电化学研究
姓名:张凯
申请学位级别:硕士
专业:物理化学
指导教师:刘秀辉
2009-05
摘要
室温离子液体是指在室温附近完全由阴、阳离子组成的液态离子化合物。离
子液体因其具有宽的电势窗、低的熔点、几乎可以忽略的蒸气压及良好的溶解度
等特点已经在有机合成、催化、分离、电化学等领域被广泛应用。离子液体最开
始是应用在电镀等电化学领域,近年来作为溶剂和催化剂在有机合成方面研究的
十分活跃,而其独特的溶解性则被很多人应用在萃取、分离等方面的研究中。
本文通过两步法合成了一系列的疏水性的咪唑类离子液体 N-甲基-N'-丁基
咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6),N-甲基-N'-己基咪唑六氟磷酸盐([HMIM]PF6),N-
甲基-N'-辛基咪唑六氟磷酸盐([OMIM]PF6),N-甲基-N'-癸基咪唑六氟磷酸盐
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([DeMIM]PF6),并通过 H NMR 和红外对合成的离子液体进行了表征。随后测
定了离子液体的密度、电化学窗口及电导率,研究了离子液体结构和这些性质的
关系,对离子液体的实际应用具有一定的指导作用。
利用三电极体系研究了三氯化铁在几种不同的咪唑类离子液体中电化学行
为。实验表明这几种不同的离子液体中 FeCl3 的氧化还原是具有较高的可逆性且
受扩散控制的单电子转移过程。并且离子液体的阴、阳离子的结构对 FeCl3 的扩
-
散有一定的影响:对于含 BF4 阴离子的离子液体[EMIM]BF4、[BMIM]BF4、
+ + +
[HMIM]BF4, FeCl3 的峰电流的大小顺序为:[EMIM] ﹥[BMIM] ﹥[HMIM] 。
-
而对于含 PF6 阴离子的离子液体[BMIM]PF6 和[HMIM]PF6,FeCl3 峰电流的大小
+ +
顺序为:[BMIM] ﹥[HMIM] 。此外,对于含相同阳离子的离子液体,FeCl3 的
- -
峰电流的大小为:BF4 ﹥PF6 。
论文还系统地研究了液/液界面上的电流振荡现象及影响因素,研究表明这
4-
种振荡现象和)6 的浓度、循环伏安扫描速率、水相液滴的大小以及有机
相的支持电解质的种类有关。基于以上的结论我们提出了液/液界面上离子对特
4- + +
性吸附的模型:水相里的)6 和有机相里的 TBA 或 TPnA 在界面上形成
离子对,从而导致振荡现象的产生。以上研究结果有助于我们深入了解液/液界
面上振荡产生的机理及液/液界面的结构。

关键词: 离子液体; 合成;表征;电流振荡;特性吸附;液/液界面
I
Abstract
Room-temperature ionic liquids or room temperature molten salts anic salts
composed of cations and anions, which are liquid state at a room temperature or near
the room temperature. The ionic liquid is the perfect substitute of conventional
solvents owing to its wide electrochemical widow, low melting point, neglectable
vapor tension and special solubility. The ionic liquids have been widely used in many
fields such anic synthesis,catalyst and separation, electrochemistry and so on.
In this paper, the hydrophobic ionic liquids N-butyl-N'-methylimidazoliumhexa-
fluorophosphate([bmim]PF6) 、 N-hexyl-N'-methylimidazoliumhexafluorophosphate
([hmim]PF6) 、 N-Octyl-N'-methylimidazoliumhexafluorophosphate([omim]PF6) 、
N-Decyl-N'-methylimidazoliumhexafluorophosphate([Demim]PF6) were prepared
with