离子液体的制备及其在介孔TiO2合成中的应用

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离子液体(IL),与大多数有机溶剂相比具有许多突出的优点:低熔点、高沸点、蒸汽压小、良好的热稳定性和化学稳定性、良好的导电性、宽电化学窗口等等,因此被广泛地应用在有机合成、分离过程和电化学等领域,而合成介孔纳米材料的研究还处于起步阶段。和表面活性剂作为模板剂相比,以IL作模板剂的方法更符合绿色化学的要求,且机理也不同,从而开辟了一条制备介孔材料的新途径,目前这一领域已引起了国内外科研工作者的广泛关注。论文具体内容如下:   1.利用微波法制备了1-正丙基-3-甲基咪唑溴盐([pmim]Br)、1-异丙基-3-甲基咪唑溴盐([iso-pmim]Br)、1-正丁基-3-甲基咪唑溴盐([bmim]Br)、1-仲丁基-3-甲基咪唑溴盐([sec-bmim]Br)、1-正戊基-3甲基咪唑溴盐([C5mim]Br)、1-正己基-3-甲基咪唑溴盐([C6mim]Br)和1-正十六烷基咪唑溴盐([C16mim]Br)7种离子液体中间体,考察了微波功率和反应时间对产率的影响,结果表明:280W左右的功率,80-90s的辐射时间是微波法制备的最佳条件,对比传统加热回流法,可以发现微波法极大地缩短了反应时间,也提高了反应产率。通过Ag盐法阴离子交换得到相应的四氟硼酸盐离子液体,并对产品进行了IR,1HNMR的表征。   2.离子液体的纯度一直是一个很难定量的指标。在本论文中,探索性地以溴为标准来分析其纯度。通过溴离子选择电极测定离子液体中间体和离子液体的Br-含量,计算出各步反应的产率和产品的纯度。结果表明:离子液体的纯度在95%以上。此外,测定了各离子液体的粘度,电导率和电化学窗口,讨论了咪唑取代基上碳链长短对其性质的影响。   3.以TiCl4为前驱体,以离子液体中间体[C16mim]Br为模板剂,溶胶-凝胶法制备了介孔的TiO2纳米结构,比表面积在300-400 m2·g-1,孔径在4nm左右,考察了温度,浓度,时间及煅烧温度对比表面的影响,并用TG-DSC、SEM、XRD、IR等现代分析手段对样品进行了其他的表征。结果表明:该方法制备的TiO2具有较高的比表面积,较完整的锐钛矿晶型和很好的热稳定性。对离子液体作为模板剂的机理也作了初步的探讨。   4.以TiCl4为前驱体,以离子液体中间体[C16mim]Br为模板剂,水热法制备了介孔的TiO2纳米结构,比表面积在160-170 m2·g-1,孔径在5nm左右,具有很好的锐钛矿晶型。和溶胶-凝胶法相比,水热法制备的TiO2具有较低的比表面积,更完整的晶型
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