离子液体微乳液的结构、性能及其在萃取分离中的应用

本项目在设计合成功能化离子液体的基础上，研究了基于离子液体微乳液体系的相行为、微观结构特征和对模型化合物的萃取性能。利用宏观方法与微观手段，系统研究离子液体微乳液体系的组成、性质、温度和盐效应等对微观结构特征的影响规律，寻求对离子液体微乳液体系微观结构调控的有效方法；将分子探针技术和光谱技术相结合，探讨微乳液体系的微环境性质以及与增溶物的相互作用；优化选择合适的微乳液体系，深入系统地研究氨基酸、蛋白质在微乳液体系中的分配行为，讨论离子液体结构、温度、pH值、盐效应等多种因素对分配行为的影响，并结合光谱技术研究氨基酸、蛋白质与离子液体微乳液的相互作用以及它们对微乳液微环境的影响规律，建立萃取过程的传质模型。本项目研究成果将会拓展离子液体微乳液体系，使其更具"绿色化"和功能化，为进一步认识离子液体微乳液体系的形成机理、微观结构性质和应用提供科学依据。

基于离子液体的微乳液体系是近些年的一个研究热点，它在纳米材料制备、催化反应、萃取分离等领域具有潜在的应用价值。本项目设计合成了几类功能化离子液体，如基于胆碱骨架的离子液体，季鏻盐离子液体，季铵盐离子液体，阴离子为FeCl4-的磁性离子液体以及一些常规的咪唑类离子液体，研究了这些离子液体+表面活性剂+水（或有机溶剂）微乳液体系的相平衡性质、物理化学性质和微观结构。将分子探针技术和光谱技术相结合，讨论了离子液体结构、表面活性剂结构、pH值、温度等因素对以上性质的影响规律，利用动态光散射技术和透射电镜（TEM）表征了微乳液滴的粒径大小和分布特征，探讨了离子液体及其微乳液体系在萃取分离和材料制备中的一些应用。研究结果表明：.1). 类胆碱离子液体可以和常规的表面活性剂或离子液体表面活性剂形成含水或非水的微乳液体系，通过改变离子液体阳离子结构、阴离子类型、表面活性剂种类、温度等条件来实现离子液体微乳液性质的调控。形成微乳液的驱动力来自于表面活性剂分子在水或者有机溶剂中的聚集行为，与水或者有机溶剂不互溶的离子液体可以增溶到表面活性剂胶束中，从而形成微乳液。.2). 离子液体微乳液体系可以分为水（油）包离子液体、双连续和离子液体包水（油）三种不同的结构。以水包离子液体型微乳液为例，该体系可形成直径为1-50nm不等的球形微乳液滴，当增加体系中离子液体与表面活性剂比例时，微乳液体系的极性和微乳液滴尺寸随之增大。.3). 某些离子液体可以形成宏观上互不相溶的两相，当加入某一种长链的离子液体表面活性剂时，该体系可以形成粒径为50nm左右的微乳液体系，这类体系全部由不挥发的离子液体组成，具有非常高的稳定温度范围，有望为极端条件下的反应体系提供反应介质。.4). 类胆碱离子液体微乳液体系可以有效地萃取某些生物分子（氨基酸、蛋白质）和药物分子（吲哚美辛、布洛芬、利多卡因、非那西丁），疏水相互作用、静电相互作用、pH值都能影响萃取性能，萃取过程的驱动力主要来自于疏水作用。.5). 利用微乳液技术合成了微纳米结构的ZnO，并利用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和紫外光谱（UV spectroscopy）对其结构、形貌和性质进行了表征，探讨了ZnO在微乳液体系中的形成机理。上述研究结果为离子液体微乳液在材料制备中的应用提供了重要的信息。