新型低共熔溶劑的制備與應(yīng)用.pdf

1、低共熔溶劑不但具有與離子液體相似的物理化學(xué)性質(zhì)，而且這種溶劑無(wú)毒性，可生物降解，合成過(guò)程原子利用率達(dá)100％，是一種新型的綠色溶劑，并在分離過(guò)程、化學(xué)反應(yīng)、功能材料和電化學(xué)等領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。但是其存在液體粘度大、熔點(diǎn)高等問(wèn)題，這大大限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。針對(duì)上述缺點(diǎn)，本論文對(duì)新型低共熔溶劑的制備開展了一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)的研究。內(nèi)容涉及新型低共熔溶劑的制備、表征以及其粘度、電導(dǎo)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?？招逆嚽蚱洫?dú)特的電、磁學(xué)性能以及其廣泛的潛在應(yīng)用而大受關(guān)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(gè)主要缺點(diǎn)，是需要通過(guò)酸、堿或者退火的方法去掉模板，此外該方法成本高、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)率低、模板不易去除干凈且對(duì)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(duì)以上缺陷并結(jié)合自催化還原法的優(yōu)點(diǎn)，本論文采用改進(jìn)的自催化還原法制備空心鎳球并開展了一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)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(duì)制備的影響，采用紅外對(duì)[Bmim]Cl和二元羧酸之間的作用進(jìn)行了分析。分別測(cè)定了其粘度、電導(dǎo)率、密度、折射率等物理性質(zhì)，并研究了溫度、二元羧酸結(jié)構(gòu)和摩爾比對(duì)這些物理性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：當(dāng)[Bmim]Cl和二元羧酸的摩爾比小于1:1時(shí)，二者無(wú)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(shí)，雖然加熱的條件下為均一體系，但冷卻至室溫時(shí)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(dǎo)率隨溫度的升高而增加；溫度不變的條件下，由于奇偶效應(yīng)和堆積效應(yīng)使得二元酸的碳鏈長(zhǎng)度對(duì)粘度和電導(dǎo)率的影響因摩爾比的不同而不同。對(duì)于粘度和電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系分別用Arrhenius和VTF方程進(jìn)行擬合分析；用Arrhenius方程擬合得到流動(dòng)粘度活化能 Eη，其值在48～84K

5、J·mol-1之間；電導(dǎo)活化能Eσ，其值在37～73KJ·mol-1之間。通過(guò)比較Arrhenius和VTF方程擬合的參數(shù)可得溫度對(duì)二者的影響可以采用VTF方程（所有的R>0.9999）進(jìn)行精確地?cái)M合。溫度為25℃時(shí)，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(duì)新型低共熔溶劑的過(guò)量摩爾體積進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明，過(guò)量摩爾體積均為正值，二元羧酸對(duì)過(guò)量摩爾體積

6、的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于[BMIM]Cl，而結(jié)構(gòu)特性的貢獻(xiàn)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(shì)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(guò)單因素分析，研究了鎳源、鎳源濃度、反應(yīng)溫度、加水量、還原劑的濃度、還原劑的用量等因素對(duì)空心球制備的影響。結(jié)果表明，鎳源、鎳源濃度、反應(yīng)溫度、加水量、還原劑的濃度、還原劑的用

7、量等因素對(duì)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(dāng)鎳鹽濃度超過(guò)0.05mol/L時(shí)，濃度越高制備的空心球越差；溫度高于或低于150℃時(shí)制備的空心球均不如150℃時(shí)；加水量多余或少于1ml時(shí)效果不如1ml時(shí)，且水量越多越差；NaH2PO2的濃度高于或低于0.4mol/L時(shí)效果不如0.4mol/L時(shí)。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