离子液体超分子凝胶具有高的电导率、良好机械性能、热稳定性和出色的安全性,是一种具有应用前景的新型电解质材料,其性能受凝胶因子与离子液体结构的影响。本文通过分子设计合成了三类结构不同的凝胶因子,研究了所合成的凝胶因子在不同结构的离子液体中的凝胶化性能、热稳定性、凝胶强度、电化学性能,辅以量子化学计算,探讨了凝胶因子的结构和离子液体的结构对离子液体超分子凝胶性能的影响。所得结果如下:1、合成了不同碳链长度的二苯甲烷类(G1)、二苯醚类(G2)两类6种凝胶因子。G1与G2无需助溶剂能使所试验的离子液体凝胶;G2类凝胶因子的凝胶化性能优于G1,这是由于G2中的醚氧键更有利于形成分子间的氢键。G1与G2在离子液体中的凝胶化能力随碳链长度增加而增强,这与长链烷基亲溶剂作用增强,更易发生自组装有关。量子化学计算结果表明,凝胶因子在自组装的过程形成氢键;随碳链长度增加,凝胶因子二聚体结合能降低,表明凝胶因子自组装能力更强,理论计算结果与实验结果一致。2、离子液体超分子凝胶的相转变温度(TGS)随凝胶因子浓度和碳链长度的增加而增大,这是因为碳链长度增加凝胶因子的自组装能力增加,需要更高温度来解缔凝胶所致。凝胶强度随着凝胶因子碳链长度增加而减弱,这是由于凝胶因子自组装的有序度随碳链长度增加而降低,承受外力的能力减弱。离子液体凝胶的电导率随着凝胶因子碳链长度的增加而下降,但仍与纯离子液体的电导率在同一个数量级;离子液体凝胶的电化学窗口不受凝胶因子碳链的长度影响,表明离子液体形成超分子凝胶并不影响其氧化还原性能。3、离子液体的结构对G2-7凝胶因子的凝胶化性能产生影响。咪唑环上阳离子体积越小,凝胶因子在其中的凝胶化能力越强。TGS随凝胶因子浓度增大而增加,但随咪唑环上取代基的增大而降低。量子化学计算表明随咪唑环上取代基的增大,离子液体的二聚体结合能升高,从而使其与凝胶因子间的作用增强,导致凝胶因子在其中的自组装能力降低,与TGS随取代基体积变化的结果一致。凝胶强度随咪唑环上取代基的增大而增强,这与离子液体的黏度随取代基增大导致承受外力的能力增加有关;而离子液体超分子凝胶的电导率随阳离子取代基的增大而下降;取代基的大小对离子液体超分子凝胶的电化学窗口没有影响。4、合成了含溴的带双长链的赖氨酸类凝胶因子(G4),探索了月桂酰赖氨酸类凝胶因子在离子液体中的凝胶化性能。结果表明含溴的长链取代的赖氨酸凝胶因子对疏水性强的离子液体有很好的凝胶化效果,TGS随凝胶因子浓度增加而提高。而月桂酰赖氨酸则不能在咪唑型离子液体中自组装形成凝胶。