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室温离子液体(Room Temperature Ionic Liquids,缩写成RTIL)又称室温熔盐(Room Temperature Molten Salts缩写成RTMS),简称离子液体(IL)。是一种完全由离子组成,在室温或近于室温下呈液态的离子化合物。
论文分综述和实验两个部分。
综述部分系统地概述了离子液体的定义、发展史、种类、合成方法、表征方法、性质与结构的关系;以及简要地介绍了离子液体在摩擦磨损和电化学氧化中的运用。
实验部分包括了以下三部分:
(1)离子液体的合成与表征
利用N-甲基咪唑和溴乙烷、溴代正丁烷之间季铵化反应合成离子液体中间体;然后分别与NaBF<,4>和KPF<,6>进行离子交换,合成了含有BF<,4><->和PF<,6><->的离子液体。在实验过程中,探讨有机溶剂对反应的影响,结果发现,有机溶剂对合成反应是不利的。实验结果表明在合成过程中不使用有机溶剂,可以获得较高的产率。另外在离子交换中,也可以不使用有机溶剂,如合成[emim]BF<,4>的过程中,只需要混合[emim]Br与NaBF<,4>,通过超声波辅助手段,即可得到85.1%的产率。产物的结构用IR,<1>H-NMR,<13>C-NMR等检测手段进行分析和确认。最后采用莫尔法和卡尔费休法对离子液体中残留的卤素离子的含量及水分含量进行分析。
(2)离子液体在摩擦磨损中的运用
分别在钢/铝、钢/黄铜、钢/紫铜上,利用液体石蜡、[bmim]PF<,6>作为润滑剂,在120r/min的转速下,在载荷分别为2N,5N,8N,10N的条件下进行摩擦试验,考察润滑剂的摩擦学性能。另外,使用[emim]BF<,4>作为润滑剂,分别在钢/钢、钢/镍、钢/铝、陶瓷/钢、陶瓷/镍、陶瓷/铝上,以120r/min的转速,在载荷分别为1N,5N的条件下进行摩擦试验,考察离子液体[emim]BF<,4>的摩擦学性能。结果表明离子液体[bmim]PF<,6>在钢/铝、钢/黄铜上有较好的润滑性能,而在钢/紫铜上的润滑性能较差;
离子液体的合成与应用离子液体[emim]BF<,4>在钢/钢、钢/镍、陶瓷/钢、陶瓷/镍上均有较好的润滑性能;离子液体[emim]BF<,4>在钢/铝摩擦副中形成了氟化物无机物薄膜,有效地防止了两摩擦表面的直接接触。
(3)离子液体在电化学氧化中的运用
利用辰华电化学工作站研究了甲醇、甲醛的电化学氧化机理,在溶液中添加微量的离子液体[bmim]PF<,6>、[emim]BF<,4>,探讨离子液体对甲醇、甲醛的电化学氧化的影响。结果表明离子液体[bmim]PF<,6>与[emim]BF<,4>抑制小分子的电化学氧化,随着离子液体的量的增加,氧化电流不断减小,并且[emim]BF<,4>比[bmim]PF<,6>的抑制作用更为明显。