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《西北师范大学》 2009年
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离子液体结构性质与相互作用的计算

郭晶涛  
【摘要】: 咪唑类离子液体以其独特的物理化学性质和在众多领域的巨大应用潜能而引起广泛的关注。本文结合我们的研究工作,从研究离子液体的结构与内部相互作用出发,进一步扩展到离子液体和水分子的相互作用,采用量子化学计算、分子动力学模拟和实验相结合的方法,从不同角度来研究离子液体中的各种相互作用。 论文首先采用密度泛函理论和从头计算方法对离子液体中阴阳离子之间的相互作用进行了研究。我们将咪唑阳离子的周围划分为多个区域,对这些区域中阴阳离子间的相互作用分别进行了研究。研究表明,在咪唑环的周围存在着多个活性区域,在这些区域里,阴阳离子间能形成稳定的离子对结构。根据计算得到的结果我们可以预测出最稳定的结构。 同时,我们通过计算发现离子液体中存在氢键,并对阴阳离子间形成的氢键进行了深入的分析,发现离子液体形成氢键的强弱与阴阳离子的大小和对称性有关。微量水的存在对离子液体的物理化学性质及其催化性能有显著的影响。我们采用量子化学计算的方法研究了离子液体中阴离子和水分子之间的相互作用,发现阴离子能够和水分子形成强的氢键作用。相互作用强弱顺序为:Cl -与水 BF4-与水 PF6-与水。发现阴离子PF6-不能和水分子形成稳定的构型,这充分体现了PF6-阴离子的疏水性。 本文用量子化学计算对几十种具有代表性的咪唑离子液体进行计算并与文献和数据库中收集的离子液体的熔点进行比较,讨论了熔点与结构及其相互作用能的关系。另外,用密度泛函方法模拟计算了咪唑离子液体的红外光谱,并与实验测定的数据进行对比。通过以上研究,本论文建立了用实验、理论和计算机模拟研究离子液体体系中各种相互作用关系的初步框架,总结了离子介质中各种相互作用和微观结构之间的一些内在联系,为进一步研究离子液体中的相互作用关系以及离子液体的分子设计打下了坚实的基础。
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TQ413.2

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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2 李婧;烟气脱硫功能化离子液体的制备及其量子化学研究[D];青岛科技大学;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
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10 郑永军;郁有祝;雍建平;魏彦宽;;Lewis酸性离子液体bmimPF_6催化合成乙酸异戊酯[J];日用化学工业;2011年04期
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7 王蕊;毛雪荣;魏福祥;刘宝友;杨会龙;;离子液体在环境污染防治中的应用[A];第四届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2007年
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9 胡玉才;林洁;马辉;耿长江;吕菊波;刘春萍;刘淑芬;;离子液体在有机合成反应中的应用[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
10 刘海燕;刘宗昉;孙继红;;离子液体的应用及其负载化的研究进展[A];分子筛催化与纳米技术——分子筛协作组2006年学术年会论文集[C];2006年
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2 施沈一;功能化氧化型离子液体的性能研究及应用[D];华东师范大学;2011年
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7 范云场;离子液体在色谱样品前处理中的应用[D];浙江大学;2009年
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10 李凯欣;Br(?)nsted酸离子液体存在下的转酯化反应研究[D];华南理工大学;2011年
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1 张晓霞;离子液体中脱肟反应的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
2 朱江;1,7-二溴庚烷的合成及相关基础研究[D];郑州大学;2010年
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7 刘浩;酯类离子液体的合成及其在水溶液中的相互作用研究[D];河南师范大学;2010年
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9 杜一松;桑蚕丝在离子液体中的溶解和再生性能研究[D];北京服装学院;2010年
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【同被引文献】
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10 吕芳;碱性离子液体的制备和脱硫性能的研究[D];河北科技大学;2009年
【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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8 张海禄;郑安民;余华光;李申慧;邓风;;12-磷钨酸上甲基烷氧的制备与位置确定[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
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6 刘霞;新氮氧化合物成火箭燃料家族新丁[N];科技日报;2011年
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2 王勇;离子液体的结构及其相互作用研究[D];浙江大学;2007年
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7 马洪芳;钢、铁表面缓蚀功能膜的研究[D];山东大学;2006年
8 鞠虹;烟酸、吖啶、黄连素对热浸镀钢材的缓蚀作用及其量化构效关系[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
9 程丽;电激励烷基碘化物产生碘激光机制研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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2 肖睿娟;Ca-Co-O体系热电材料的量子化学计算[D];武汉理工大学;2004年
3 伍林;硅醇还原反应的量子化学计算研究[D];昆明理工大学;2009年
4 郭晶涛;离子液体结构性质与相互作用的计算[D];西北师范大学;2009年
5 栗春蕾;叠氮及异烟酸类配合物的合成、表征及量子化学研究[D];青岛科技大学;2005年
6 张月梅;硼掺杂碳纳米管结构和气敏性能的理论研究[D];山东大学;2006年
7 张元红;含有聚吡唑硼酸盐配体的钒氧配合物的设计、合成与表征[D];辽宁师范大学;2007年
8 吴欣;内嵌金属富勒烯结构和电子性质的理论研究[D];厦门大学;2008年
9 韩晶;氨基酸席夫碱类过渡金属超氧化物歧化酶模型化合物的设计、合成、表征及量子化学研究[D];辽宁师范大学;2008年
10 方昊成;金催化的精确量子化学计算[D];复旦大学;2012年
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