新型低共熔溶劑的制備與應用.pdf

1、低共熔溶劑不但具有與離子液體相似的物理化學性質，而且這種溶劑無毒性，可生物降解，合成過程原子利用率達100％，是一種新型的綠色溶劑，并在分離過程、化學反應、功能材料和電化學等領域顯示出良好的應用前景。但是其存在液體粘度大、熔點高等問題，這大大限制了其大規(guī)模的應用。針對上述缺點，本論文對新型低共熔溶劑的制備開展了一系列相關實驗的研究。內容涉及新型低共熔溶劑的制備、表征以及其粘度、電導率、密度、折射率等的物性研究。
　　此外，還研究了

2、空心鎳球的制備。空心鎳球其獨特的電、磁學性能以及其廣泛的潛在應用而大受關注。目前，制備空心球最常用的方法是模板法，但是這種方法一個主要缺點，是需要通過酸、堿或者退火的方法去掉模板，此外該方法成本高、工藝復雜、生產(chǎn)率低、模板不易去除干凈且對環(huán)境污染大。而一般的自催化還原法需使用堿劑和表面活性劑，因此此方法也非綠色。針對以上缺陷并結合自催化還原法的優(yōu)點，本論文采用改進的自催化還原法制備空心鎳球并開展了一系列相關實驗的研究。
　　采用氯

3、化1-丁基-3-甲基咪唑（[Bmim]Cl）和二元羧酸為原料，在加熱條件下制備了一類新型低共熔溶劑。研究了[Bmim]Cl和二元羧酸的摩爾比對制備的影響，采用紅外對[Bmim]Cl和二元羧酸之間的作用進行了分析。分別測定了其粘度、電導率、密度、折射率等物理性質，并研究了溫度、二元羧酸結構和摩爾比對這些物理性質的影響。結果表明：當[Bmim]Cl和二元羧酸的摩爾比小于1:1時，二者無法形成均一的透明體系（即使在加熱的條件下），而[Bmim

4、]Cl與己二酸摩爾比為1:1時，雖然加熱的條件下為均一體系，但冷卻至室溫時為液-固混合物而非均一體系。在成分不變的條件下，新型低共熔溶劑的粘度隨溫度的升高而降低，電導率隨溫度的升高而增加；溫度不變的條件下，由于奇偶效應和堆積效應使得二元酸的碳鏈長度對粘度和電導率的影響因摩爾比的不同而不同。對于粘度和電導率與溫度的關系分別用Arrhenius和VTF方程進行擬合分析；用Arrhenius方程擬合得到流動粘度活化能 Eη，其值在48～84K

5、J·mol-1之間；電導活化能Eσ，其值在37～73KJ·mol-1之間。通過比較Arrhenius和VTF方程擬合的參數(shù)可得溫度對二者的影響可以采用VTF方程（所有的R>0.9999）進行精確地擬合。溫度為25℃時，新型低共熔溶劑的密度在1.1153～1.1725g/cm3；在成分不變的條件下，新型低共熔溶劑的密度隨溫度的升高而呈線性下降。對新型低共熔溶劑的過量摩爾體積進行了計算。結果表明，過量摩爾體積均為正值，二元羧酸對過量摩爾體積

6、的貢獻遠大于[BMIM]Cl，而結構特性的貢獻多于物理作用。折射率和密度隨二元羧酸碳數(shù)的變化趨勢基本相似。
　　本論文采用低共熔溶劑-ChCl:2Urea為溶劑，氯化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳為鎳源，次亞磷酸鈉（NaH2PO2）為還原劑在油浴加熱條件下制備空心鎳球。通過單因素分析，研究了鎳源、鎳源濃度、反應溫度、加水量、還原劑的濃度、還原劑的用量等因素對空心球制備的影響。結果表明，鎳源、鎳源濃度、反應溫度、加水量、還原劑的濃度、還原劑的用

7、量等因素對空心球的制備有很大的影響。氯化鎳和硫酸鎳制備的空心球不如硝酸鎳；當鎳鹽濃度超過0.05mol/L時，濃度越高制備的空心球越差；溫度高于或低于150℃時制備的空心球均不如150℃時；加水量多余或少于1ml時效果不如1ml時，且水量越多越差；NaH2PO2的濃度高于或低于0.4mol/L時效果不如0.4mol/L時。因此，制備空心球的最佳工藝是：硝酸鎳濃度為0.05mol/L，150℃油浴加熱，1ml水（溶劑5ml），0.4mol