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有机溶剂对离子液体电导率影响的研究及应用

冯依玲  
【摘要】:室温离子液体,是继水和超临界二氧化碳后又一绿色溶剂体系。由于其完全由阴阳离子构成使其具有良好的导电性。最近的研究表明,当室温离子液体吸收水或有机溶剂时,其离子导电性将发生显著的变化。本研究工作围绕一系列小分子醇对离子液体电导率的影响及其影响因素为研究重点。分别通过实验和理论计算的方法研究了不同浓度的醇对离子液体电导率的影响,在此基础上研究了离子液体/凝胶有机蒸气传感器的制作工艺,并对该传感器的实验测试条件进行了优化,得到了一些初步的结果: 1)通过标准加入法,分别测定纯离子液体体系和离子液体醇混合体系的电 导率值,同时考察了温度、有机醇的种类、浓度对离子液体电导率值的影响。结果表明体系的电导率受温度、溶剂性质共同影响,在低浓度范围内,不同浓度的有机醇对离子液体导电能力的影响呈良好的线性关系。 2)基于离子液体、离子液体醇混合体系的分子动力学模拟 通过Gaussian98软件,对离子液体、醇(甲醇、乙醇、丁醇、己醇)原子电荷基于MP2/cc-pVTZ(-f)计算,对其构型采用RHF/6-31G(d)基组优化,分别获得各原子电荷和阴阳离子及各种醇的最优构型。使用Materials Explorer 4.0程序对离子液体、离子液体醇混合体系进行了分子动力学模拟。计算结果表明,离子液体醇混合体系中,醇的加入均使离子液体体积增大,且随着醇支链的增长,体系体积增大越明显,并在一定程度上增大了阴阳离子的扩散系数。然而对离子液体各离子对间的径向分布函数影响并不明显。F—ethanol的出峰位置明显优先于N—ethanol, F元素第一个出峰的位置F-H F-CF-O,这说明乙醇分子和离子液体BmimPF6阴离子之间的作用力强于阳离子。F和H之间的作用明显强于C和O,模拟体系中离子液体的电导率值接近于其实验值。 3)离子液体/聚合物凝胶新型气体传感器的构建及实验条件的优化 分别将离子液体和聚合物PVDF、PVA混合,制备成离子液体/聚合物凝胶,制备了新型电导型气体传感器,考察了它对乙醇等有机蒸气的响应,传感器的制作工艺进行了系统的优化,初步考察了离子液体含量、温度、有机蒸气的浓度、聚合物等实验条件对离子液体/聚合物凝胶传感器性能的影响。


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