29415.固液界面離子液體微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudiesonthemlcrostructuresandthepropertiesofionicliquids一一‘一■一一‘^●●一‘‘一atthesolid／liquidinterfaceByCuifangzhaoSupervisor：ProfessorBaozengRenProfessorSeniorEnginee

2、rLingchaoWeiProfessorShimouChenChemicalTechnologySchoolofChemicalandEnergyEngineeringMay2014摘要室溫離子液體(幾s)是一種僅由陰、陽(yáng)離子組成的，在室溫附近呈液態(tài)的特殊熔鹽。作為一類新型介質(zhì)，由于其優(yōu)異的物理化學(xué)性能，離子液體在催化、分離、潤(rùn)滑、電化學(xué)、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)良的應(yīng)用前景，在這些領(lǐng)域中離子液體的微觀結(jié)構(gòu)起決定性作用，但目前對(duì)其

3、微觀結(jié)構(gòu)特性的認(rèn)識(shí)還很有限，因此探索離子液體的界面性質(zhì)，對(duì)拓展其應(yīng)用具有重要的意義。本論文主要研究了離子液體在碳納米管表面的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，同時(shí)研究了離子液體對(duì)碳納米管的修飾作用，并從分子水平解釋了功能化機(jī)理。具體的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：(1)利用物理吸附法將兩種咪唑型的離子液體(1甲基3芐基咪唑四氟硼酸[Bnmim][BF4]和1甲基3一丁基咪唑四氯金酸[Bmim][AuCl4】)吸附在多壁碳納米管表面。通過(guò)X射線光電子能譜(XPS)、

4、差示量熱掃描儀(DSC)、X射線衍射儀(XRD)和傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)表征分析了離子液體在多壁碳納米管表面的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。研究結(jié)果表明，咪唑陽(yáng)離子的咪唑環(huán)幾乎平行排列在碳納米管表面，并且咪唑環(huán)上取代基的分子取向與取代基種類有關(guān)。離子液體中的陰離子([BF4】。和[AuCl4]。)占據(jù)了與咪唑陽(yáng)離子相鄰的位置，并和咪唑陽(yáng)離子形成中性分子層。此外，對(duì)[Bmim][AuCh]，其熔點(diǎn)(Tm)略有上升，而對(duì)[Bnmim][BF4]

5、其熔點(diǎn)略有降低。產(chǎn)生以上結(jié)果的原因是由于離子液體和多壁碳納米管表面之間復(fù)雜界面力的誘導(dǎo)作用。(2)研究發(fā)現(xiàn)咪唑環(huán)上具有較長(zhǎng)碳鏈的離子液體(如：1甲基3十二烷基咪唑溴，[C12mim][Br])可以在有機(jī)溶劑中穩(wěn)定碳納米管，起到類似表面活性劑的作用，為了深入認(rèn)識(shí)其對(duì)碳納米管的穩(wěn)定機(jī)制，采用物理吸附的方法將[C12mim][Br]負(fù)載于碳納米管表面，通過(guò)XPS研究在碳納米管表面處[C12mim][Br]的分子自組裝方式和官能團(tuán)分子取向，并利