18625.季銨鹽類離子液體結構及動力學性質的理論模擬研究

1、分類號：密級：學校代碼：10414學號：2012160034碩士研究生學位論文碩士研究生學位論文季銨季銨鹽類離子液體結構及動力學性質的鹽類離子液體結構及動力學性質的理論模擬理論模擬研究研究StructuredynamicspropertiesofStructuredynamicspropertiesofquaternaryquaternaryammoniumsaltammoniumsaltionicliquidsfromtheionic

2、liquidsfromtheeticaleticalsimulationstudiessimulationstudies林豪林豪院所：化學化工學院導師姓名：楊振、陳祥樹學科專業(yè)：工程專業(yè)學位碩士（化學工程）研究方向：計算化學二○一五年六月I摘要近年來，離子液體因其獨特且可控的物理化學性質受到了越來越多的關注。一般來講，離子液體可分為質子化和非質子化兩類離子液體。其中，質子化離子液體由于能形成與水的相似的三維氫鍵網(wǎng)絡結構，使其在生物與醫(yī)學

3、領域存在著廣闊的應用前景。盡管當前的實驗研究對于質子化離子液體研究及應用取得了一定的進展，但是相對滯后的基礎理論研究嚴重阻礙了實驗研究進一步深入。更為重要的是，我們僅僅依靠實驗研究難于建立質子化離子液體微觀結構與其宏觀性質之間的聯(lián)系。理論計算化學經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)成為當前化學研究中主要方法之一，能夠有效地彌補實驗研究獲取微觀信息的不足，能夠從分子水平上將體系的微觀結構與宏觀性質緊密聯(lián)系起來。在本文中，我們選取甲基硝酸銨（methyla

4、mmoniumnitrateMAN）和乙基硝酸銨（ethylammoniumnitrateEAN）兩種質子化離子液體作為我們的研究對象。這兩種季銨鹽類離子液體是典型的質子化離子液體，并且具有相對簡單的結構，有利于我們關注質子化離子液體的性質本身。本文采取了量子力學與分子力學相結合的理論模擬方法，系統(tǒng)地研究了：（1）MAN離子液體團簇微結構隨著團簇尺寸的變化規(guī)律；（2）EAN離子液體的主體相的結構、動力學以及氫鍵性質。一方面，在MAN離子

5、液體團簇的理論研究中，我們采用分子力學和量子力學相結合的兩次篩分方法，第一次成功獲得了MAN離子液體1~19離子對的低能量結構，揭示了MAN離子液體團簇的結構演變規(guī)律。隨著團簇尺寸的增加，我們依次觀測到“單個陰離子”、“兩個陰離子”、“三個陰離子”、“三個陰離子和單個陽離子”以及“四個陰離子和單個陽離子”為中心的籠狀結構。通過對比，我們發(fā)現(xiàn)NO3–陰離子更容易進入到團簇體相中，而CH3NH3陽離子由于CH3的憎劑性（solvophobi