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离子液体[Emim]CH_3COO的合成及物性测定

王升泽  
【摘要】:随着科学技术水平的不断提高和人类环境保护意识的日益增强,化学工业和化学研究向着清洁、低耗、高效的方向发展是一种必然的趋势。绝大多数化学反应需要在溶剂中进行,有机溶剂的用量大、挥发性强是造成化学污染的主要原因之一。因此,寻找环境友好并且有利于反应控制的介质和溶剂已经成为工业界和学术界广泛关注的一个问题。近几年来,室温离子液体由于其独特的理化性质而得到世界各国化学工作者的广泛关注,它被认为是继超临界CO2之后的“新一代绿色溶剂”,相关研究十分活跃。 目前所研究的离子液体中,阳离子主要是以咪唑阳离子为主,阴离子主要是以卤素离子和其它无机酸离子(如BF4-等)为主。随着相关研究的不断进展,一些新型阴离子的离子液体不断被合成出来。[Emim]CH3COO便是其中之一。 本文以离子液体[Emim]CH3COO作为研究对象。首先运用平衡法测定了不同温度下CH3COONa与NaBr、CH3COOK与KBr这四种物质分别在溶剂丙酮和无水乙醇中的溶解度情况,利用CH3COONa与NaBr,CH3COOK与KBr在同一溶剂(乙醇、丙酮)中溶解度的差异,做出温度-溶解度差曲线图。分析温度-溶解度差曲线图得到当以丙酮为溶剂、CH3COONa为原料时,应控制反应温度在35C左右,为后续的实验合成工作及实验室相关研究奠定了基础。 其次,分别运用两步法和一步法制备出了离子液体[Emim]CH3COO。两步法的第一步是将溴乙烷用恒压漏斗滴入N-甲基咪唑中,并控制溴乙烷的滴速,合成出离子液体中间体[Emim]Br,然后通过多种方法进行离子交换进而生成[Emim]CH3COO。一步法就是将N-甲基咪唑、溴乙烷和乙酸钠或者N-甲基咪唑和乙酸乙酯在一定温度条件下直接混合进行反应,制备出离子液体[Emim]CH3COO。传统的离子液体[Emim]CH3COO合成方法多使用银盐,使得合成成本过高,难以形成规模化成产,而本文两种方法中所使用的乙酸钠、乙酸钾、乙酸铅和乙酸乙酯等均属于低成本原料,为工业化生产提供了可能。测定了经过干燥处理的离子液体[Emim]CH3COO的水含量。利用红外光谱仪和差热热重分析仪对离子液体[Emim]CH3COO进行了检测,并进行了分析。 另外,还分别测定了离子液体[Emim]CH3COO在25C到55C下的密度、粘度、折射率、表面张力和电导率等物性数据。计算了相应的摩尔电导率。拟合了[Emim]CH3COO OO的密度、粘度、折射率、表面张力、电导率和摩尔电导率与温度的函数关系。讨论了这几种物性随温度的变化情况。 本文为离子液体[Emim]CH3COO的后续研究奠定了一定基础。


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