离子液体的粘度与阻抗特性及其分析应用

离子液体是指在室温或附近温度下呈液态的,完全由阳离子和阴离子 构成的盐,也称低温熔融盐。离子液体具有许多特殊的性质,如在常温下具 有极高的热稳定性,并且蒸气压为零,不具有可燃性,能够溶解多种有机物 无机物和聚合物,具有较宽的电化学窗口等，因此它们被认为是一类对环 境友好并且安全的溶剂。而且以上性质可以通过改变离子液体的阴离子和 阳离子进行调节。最近几年对离子液体的研究主要集中在：离子液体在各 种萃取分离过程的应用；作为电解液电沉积各种金属离子；作为合成反应 中的催化剂；另外应用于液-液萃取的研究。 本论文主要开展了离子液体的物理性质在化学方面的应用，论文包括 以下内容： 一、采用阻抗分析法，研究了乙醇、丙酮、乙酸乙酯、四氯化碳四种 有机溶剂对溴代1-甲基-3-正己基咪唑、1-甲基-3-正己基咪唑四氟硼酸盐 两种离子液体电导率和介电常数的影响。结果表明，两种离子液体吸收乙 醇或丙酮后，它们的电导率和介电常数显著增加，而四氯化碳对两种液体 的电学阻抗特性影响较小。研究离子液体的电学阻抗特性，有助于开拓离 子液体在电化学领域的应用。 二、以硅酸镧镓晶体为压电材料，所制备的微天平传感器不仅对质 量变化高度敏感，也可用于液体粘度传感，并能在高粘性介质中使用。随 传感器所接触的液体粘度增加，它的谐振频率下降，而动态电阻增加。离 子液体通常具有高粘稠性，其粘度是影响物质在离子液体中传质速率的重 要因素之一，当离子液体吸附有机溶剂后或温度上升，其粘度显著下降。 以硅酸镧镓晶体为压电材料，研制的微天平传感器不仅对质量变化高度敏 感，也可用于液体粘度传感，并能在高粘性介质中使用。随传感器所接触的液体粘度增加，它的谐振频率下降，而动态电阻增加。基于粘度响应模 式，该传感器应用于实时检测溴代1-甲基3-正己基咪唑膜吸附乙醇过程中 的粘度及乙醇吸附量的动态变化，为研究离子液体粘度及其吸附性能提供 了一种新的测量方法。 三、利用离子液体具有能够溶解多种有机物的性质，我们利用一滴离 子液体模拟了离子液体固相微萃取水中有机物二甲苯和四氯化碳的过程， 以电压为监测指标，实时跟踪离子液体在顶空微萃取过程，讨论了膜厚度、 浓度等因素的影响，在一定的实验条件下，膜的电压响应值与水相中有机 溶剂的浓度之间有线性关系。 四、利用疏水性离子液体难溶于水的特性，采用循环伏安法和差分脉 冲伏安法研究了离子液体/水界面的离子转移过程，实验结果表明在离子 液体/水界面存在明显的阴离子迁移现象，该离子迁移现象是由于叔丁基 二茂铁发生了氧化还原反应引起的，同时讨论了水相中电解质的种类及其 浓度对离子转移行为的影响，同时探讨了有关转移过程的机理及其与有机 溶剂/水界面离子迁移的区别进行了解释。 五、硅酸镧镓微天平是一种能在高粘度液体应用的新型压电传感器， 可以用于液体粘度的快速传感监测。随着液体粘度增加，传感器的动态电 阻增加，而谐振频率下降。采用该传感器实时监测离子液体的粘度随温度 的变化曲线，结果表明，溴代1-甲基-3-正已基咪唑的粘度及粘度-温度系 数均随温度升高呈指数下降，压电传感器为测定离子液体粘度提供了一种 新的快速测量方法。