离子液体-分子溶剂二元体系的聚集结构和相分离行为研究

离子液体两相体系在催化、分离等领域具有潜在的应用前景，其关键科学问题是离子液体与分子溶剂体系的相分离机理及相平衡规律研究。现有研究集中于宏观相平衡的测定，缺乏从微观结构和相互作用出发，研究相分离的内在机理，导致已有理论知识难以完整的解释体系低临界共溶等高度非理想性的相行为，这限制了离子液体两相体系的设计及应用。本申请认为离子液体与分子溶剂形成的聚集结构是引起低临界共溶相行为的主要原因，然而离子液体-分子溶剂二元体系的微观聚集规律，以及这种聚集结构与相分离的关系尚未得到系统阐明。为此，采用实验和分子动力学模拟相结合的手段，研究不同溶剂和温度环境下离子液体的解离和聚集行为、离子液体-分子溶剂形成的有序聚集结构，研究温度对体系聚集结构的调控规律，测定二元体系的相平衡数据，进一步研究上述相互作用和聚集结构变化与宏观相分离行为之间的关系，探索低临界共溶类离子液体体系的相分离机理。

离子液体两相体系在催化、分离等领域具有潜在的应用前景，其关键科学问题是离子液体与分子溶剂体系的相分离机理及相平衡规律研究。本项目采用实验和分子动力学模拟相结合的手段，研究离子液体、离子液体-分子溶剂体系的相互作用和微观聚集结构，测定离子液体-分子溶剂体系的液-液相平衡数据，进一步研究上述相互作用和聚集结构变化与宏观相平衡之间的关系。.本项目基本按计划进行，取得的主要进展有：（1）采用量子化学和分子动力学模拟研究了磺酸功能化离子液体、氨基功能化离子液体的微观结构，并测定了功能化离子液体-分子溶剂的相平衡，在杂环结构氨基酸离子液体-正己烷体系中观察到低临界共溶现象。研究表明SO3H、NH2等强质子给体功能基团的引入，显著增强了阴阳离子间的相互作用和内聚能，促进离子液体的微观聚集结构的形成，这有利于离子液体-分子溶剂体系的液-液相分离；（2）首次设计了离子液体-水-乙酸乙酯两相体系，并系统研究了阴离子种类、阳离子母核、侧链长度、功能基团等对体系聚集结构和液-液相平衡的影响。研究表明，阴离子水合能力、阳离子侧链长度是影响相平衡的关键因素：离子液体相分离能力随着阴离子水合能力的提高而增强，此外随着侧链长度的提高，离子液体水相逐渐形成胶束、液晶等聚集结构；（3）研究了离子液体-极性分子溶剂-正己烷的相平衡。极性分子溶剂的种类显著影响离子液体的解离和聚集，偶极强质子溶剂通过与离子液体形成强的氢键作用可促进离子液体的解离，并有利于离子液体-极性分子溶剂-正己烷两相体系的液-液相分离。利用所设计的两相体系，实现了生物活性物质、烯烃烷烃的高效萃取分离；（4） 在Green. Chem、Anal. Chem、Ind. Eng. Chem. Res、Chem. Eng. J、Colloid Surface A等期刊发表标注资助SCI收录论文14篇，其中影响因子3.0以上的4篇。.