论文部分内容阅读
离子液体作为一种重要的绿色溶剂,以其具有传统有机溶剂所无法比拟的几乎零蒸汽压、无可燃性、溶解能力强、液程宽、热稳定性高等优点已成功应用于有机合成、催化反应、萃取分离、电化学研究等领域。近年来,有关离子液体在水体系中的聚集以及类似于传统表面活性剂在水体系中形成胶束的研究向我们揭示了离子液体在材料的液相合成中可以扮演与常见表面活性剂相同的角色,即可通过形成模板来控制材料的结晶行为。但有关离子液体调控合成碱土金属碳酸盐结晶的文献报道甚少。本文通过对离子液体调控下MCO<,3>(M=Ca,Sr,Mg)的结晶行为进行研究,试图从中找出在MCO<,3>的调控合成上具有高单一选择性同时条件温和的合成方法。通过分析离子液体在调控合成MCO<,3>结晶中的影响因素,得到其作用模型,从而能为离子液体的分子设计和进一步应用提供理论依据。作为国家自然科学基金资助项目的一部分,本文的主要研究内容如下:
(1) 室温咪唑类离子液体的制备及纯化。结合文献上所报道的合成方法,制备并纯化了[C<,n>mim]X,n=4,5,6,8,10,12;X=Br<->,Cl<->,[C<,n>mim][Y],n=4,5,6,8,10;Y=BF<,4><->,PF<,6><->十六种咪唑类离子液体。
(2) 以MCl<,2>(M=Ca,Sr,Mg)和NaCO<,3>为反应原料,在上述离子液体作用下由液相恒温陈化的方法,成功制备出了MCO<,3>的棒状、枝状、针状、球状、片状结晶。
(3) 利用XRD,SEM,TEM和电导测定、pH检测等表征、检测手段研究了不同温度、pH条件及离子液体用量对MCO<,3>结晶的晶型和形貌的影响,确定了离子液体作用的最佳反应条件与离子液体的最佳用量。
(4) 相同条件下,对比了CTAB与[C<,12>mim]Br作用下得到的CaCO<,3>结晶,对比结果显示[C<,12>mim]Br在CaCO<,3>的调控合成上具有更好的单一选择控制能力。通过分析离子液体结构对MCO<,3>结晶晶型和形貌的影响规律,提出控制晶体成核和生长的关键因素为离子液体的阴离子和阳离子上烷基链的长度。并在此基础上得到了离子液体在液相合成MCO<,3>结晶过程中的作用模型。