锂及其化合物作为重要的战略资源广泛应用于现代尖端科学技术、军工、国防建设和国民经济的发展中。随着高新技术的不断发展,锂电池作为清洁能源不仅能降低坏境污染,而且具有较高的安全性能,特别是以锂电池为动力来源的电动设备越来越受人们的欢迎和重视。青海省具有丰富的盐湖锂资源,但处于青藏高原生态环境比较薄弱的地区,由此研究开发高效、绿色的盐湖提锂技术意义重大。本文选用含氧溶剂作为锂的萃取剂,选择疏水性离子液体为协萃剂和溶剂,构建了五种离子液体萃取体系,选择了对盐湖卤水中锂单级萃取率高、选择性好的[BPy][NTf₂]-TBP-C₂H₄Cl₂和[N_4,4,4,1][NTf₂]-TBP-C₂H₄Cl₂两种萃取体系进行了深入研究。采用恒界面池法对吡啶类离子液体萃取体系萃取锂的传质动力学模式进行了判断,研究了两种萃取体系热力学,并利用紫外分光光谱、红外光谱、密度泛函理论和空腔理论探讨萃取反应过程的机理,进一步从微观层面解释了离子液体体系萃取反应机制,主要内容及结论如下:1.选用含氧溶剂作为锂的萃取剂,选择吡啶、咪唑、哌啶、季胺和吡咯阳离子与双（三氟甲烷磺酰）亚胺盐为共同阴离子的离子液体为协萃剂和溶剂,考察了萃取剂种类和离子液体结构以及稀释剂对盐湖卤水中Li⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、B的萃取效果,发现这些离子液体萃取体系对盐湖卤水中锂都具有很好的萃取分离效应,离子液体阳离子结构不同,会影响对锂的萃取效率。2.采用恒界面池法研究萃取反应控制模式,结果发现,随着搅拌器转速和界面积A的增大,Li⁺的萃取速率也随之增大,基本呈线性增加。由此判断萃取过程属于扩散控制。由阿仑尼乌斯公式（Arrhenius equation）求得该[BPy][NTf₂]-TBP-C₂H₄Cl₂萃取Li⁺的活化能ΔE=8.08KJ·mol^-1<20 kJ·mo l^-1,也印证了该萃取体系萃取过程控制为扩散控制过程的结论。3.通过考察[BPy][NTf₂]-TBP-C₂H₄Cl₂和[N_4,4,4,1][NTf₂]-TBP-C₂H₄Cl₂两种萃取体系中TBP体积分数和锂萃取率的变化关系,采用斜率法线性拟合得出的两种萃取体系的直线斜率分别为0.9037和1.1426,都接近于1,得出形成的萃合物结构表示为[Li·TBP][NTf₂]。根据萃取反应方程,计算得出两种萃取体系萃取反应的吉布斯自由能分别为-1986.997 J·mol^-1和-830.722 J·mol^-1,ΔG^o<0。表明萃取分离体系对Li⁺的萃取为正方向自发进行的反应,与实验结果一致。4.通过对[BPy][NTf₂]-TBP-C₂H₄Cl₂和[N_4,4,4,1][NTf₂]-TBP-C₂H₄Cl₂两种萃取体系萃取前后有机相进行红外表征,结果发现:两种萃取体系中萃取剂TBP的P=O特征峰向低频方向发生了位移,而离子液体[BPy][NTf₂]和[N_4,4,4,1][NTf₂]和稀释剂1,2-二氯乙烷的红外光谱的特征峰几乎未发生位移。得出萃取体系中只有TBP与卤水中Li⁺发生配位。5.利用Gaussian 09程序包,在B3LYP/6-31G（d,p）理论水平下,对[BPy][NTf₂]和[N_4,4,4,1][NTf₂]两种离子液体结构进行了优化,获得了离子液体阴阳离子之间的结合能、局部离子化能、表面的静电势、电子密度差等参数,计算结果表明两种离子液体性质相似,并不能直接和Li⁺发生反应。但实验过程中,发现Li⁺的萃取率大小为[BPy][NTf₂]>[N_4,4,4,1][NTf₂],这是由于[N_4,4,4,1]⁺拥有3条较长的烷基链,其疏水性高于[BPy]⁺,使得其在萃取过程中发生阳离子交换的难度增加,导致[N_4,4,4,1][NTf₂]萃取体系的萃取效率较低。6.比较五种离子液体阳离子结构发现,在阴离子结构相同的情况下,离子液体阳离子疏水性大小顺序为JA>PD>BL>MZ>BD,而实验中五种离子液体体系对锂的萃取率大小顺序为BD>MZ>BL>PD>JA,表明离子液体阳离子疏水性和萃取率之间成负相关,疏水性越强,萃取率越小。原因是离子液体萃取体系萃取锂的机理是离子液体阳离子与水相中的锂离子发生阳离子交换,阳离子疏水性越强,越难引入水中与锂发生交换,由此JA对锂的萃取率比其他离子液体的萃取率都低。7.根据空腔理论分析发现离子液体的加入增大了Li⁺配位体的半径（R）,萃取分子体积越大,萃取能ΔE值就越大。Li⁺被萃取进入有机相形成萃合物[Li·TBP][NTf₂]的体积比卤水中LiCl大,萃合物需要破坏氢键的作用才能进入水相,所以形成的萃合物[Li·TBP][NTf₂]更容易存在势能更低的有机相,而为了使有机相和水相处于电中性状态,离子液体阳离子进入水相与Cl^-结合,发生了阳离子交换过程,从而提高了Li⁺的萃取效率。