醚基功能化氨基酸离子液体及其溶液的摩尔表面自由能和粘滞流动性质研究

20 new ether based functionalized amino acid ionic liquids (EFAALs) will be synthesized and their evaporation enthalpy, surface tension, density, viscosity, and refractive index will be measured in the temperature range from 283.15 to 338.15 K. Using the ionic liquid evaporation model and the new function of molar surface free energy which are proposed by us the above-mentioned properties can be connected with each other and derivate new Eӧtvӧs equation, ionic liquid polarities under the new scale and other thermodynamic properties. The values of molar surface free energy g can be divided into molar surface free energy of cation and anion, g(ion), by using the extrathermodynamic assumption. Then, g(ion) can be used to predict the thermodynamic properties of known or unknown ionic liquids. To determine the viscosity of EFAALs, and compared with the viscosity of relating amino acid ionic liquids, it shows that the ether group can reduce the viscosity. Using the viscosity of solutions of EFAALs, the viscosity B coefficients and viscous flow activation energy can be determined. Applying the viscosity of concentrated solution, viscous flow of excess activation free energy and its relationship with composition can be determined. Thus a good semi-empirical method will be used to predict the viscosity of solution well. Furthermore a semi-empirical method can be expanded to be used by mixed electrolyte solution. Hence the experimental data, theoretical model and semi-empirical method of the new synthetic EFAALs have great academic significance and practical value.

合成20种新型醚基功能化氨基酸离子液体(EFAALs)，测定其蒸发焓、表面张力、密度、热容和折射率等，利用提出的离子液体蒸发焓模型和摩尔表面自由能新函数，将上述性质联系起来并推导出新的Eotvos方程、新标度下的离子液体极性和其他热力学性质。本项目提出利用超热力学假设将摩尔表面自由能拆分成正、负离子的贡献，进而利用离子的摩尔表面自由能预测已知或未知离子液体的热力学性质。测定EFAALs的粘度并与相应的氨基酸离子液体比较，显示醚基降低粘度的作用；测定EFAALs溶液的粘度，利用稀溶液数据确定粘度B系数和粘滞流动活化自由能；利用较浓溶液的粘度数据，确定溶液的粘滞流动超额活化自由能及其与组成之间的关系，据此提出一个能够很好预测溶液粘度的半经验方法，并且可将它推广至混合电解质溶液。因此，本项目合成的新型EFAALs以及测得的基础数据，还有提出的理论模型和半经验方法，都具有较大学术意义和实用价值。

离子液体作为环境友好的溶剂，在催化、有机合成、萃取分离、电化学 、以及纳米材料、分子自组装、胶体界面等诸多领域发挥着重要的作用。离子液体也因其“绿色性”、“可设计性”以及“多样性”而备受人们青睐。我们合成了20余种新型醚基功能化氨基酸离子液体(EFAALs)，测定了其蒸发焓、蒸汽压、表面张力、密度、热容和折射率等，利用申请人提出的离子液体蒸发焓模型和摩尔表面自由能新函数，将上述性质联系起来并推导出新的Eӧtvӧs方程、新标度下的离子液体极性和其他热力学性质。提出了利用超热力学假设将摩尔表面自由能拆分成正、负离子的贡献，进而利用离子的摩尔表面自由能预测已知或未知离子液体的热力学性质。测定了EFAALs的粘度并与相应的氨基酸离子液体比较，显示出醚基降低粘度的作用；测定了EFAALs溶液的粘度，利用稀溶液数据确定粘度B系数和粘滞流动活化自由能；利用较浓溶液的粘度数据，确定溶液的粘滞流动超额活化自由能及其与组成之间的关系，据此提出了一个能够很好预测溶液粘度的半经验方法，并且可将它推广至混合电解质溶液。因此，本项目合成的新型EFAALs以及测得的基础数据，还有提出的理论模型和半经验方法，都有较大学术意义和实用价值。在此项目的研究过程中我们提出了五个创新点：1. 提出了离子摩尔表面吉布斯自由能的新概念并将之引入到离子液体溶液中，提出了预测离子液体溶液热力学性质的经验方程。2. 扩大了李以圭等人提出的电解质溶液表面张力热力学模型应用范围。3．作为前期工作的延续，我们采用恒温热重法测定了离子液体的蒸发焓和蒸汽压；在统计热力学的基础上，得到了离子液体热力学数据的估算方法。4. 我们提出了离子液体蒸发焓(glHom)理论模型，推导出了工作方程，定义了摩尔表面Gibbs自由能并指出它是蒸发焓模型的特征函数。5. 提出了离子液体的新极性标度。在Hildebrand溶解度理论基础上，我们提出用P作为一个新的极性量度，用这个新的极性量度就可以很容易的确定不同离子液体的极性顺序。