温度响应离子液体的可逆相转移研究

An effective regulation and control of phase transfer behavior of ionic liquids (ILs) are of great importance to facilitate the application of the ILs such as product separation、recycling of catalyst, material preparation and drug delivery. However, few studies on ILs with properties of reversible phase transfer are reported. Moreover, the study of the mechanisms and regulation rules for the reversible transfer are not enough. This greatly limits the development and application of the ILs . In this project, we plan to design and synthesize a series of temperature-responsive ILs. By combined methods of thermodynamic, spectroscopic （DlS、NMR、IR) and quantum chemistry calculations, we are attempted to systematically investigate the effect of the cationic structure, anionic type and functional group property of the ILs on the phase transfer behavior, and establish the interaction between solution microstructure and phase transfer behavior. The nature for the dominant driven force for the reversible phase transfer of the ILs and the microscopic mechanism will be illustrated at molecule level. The results are expected to provide new insights into the theoretical design of new types of temperature-responsive ILs as well as the effective regulation and control of their phase transfer behavior.

离子液体的可逆相转移的有效调控在产品分离、催化剂的循环利用、材料制备以及药物输送等领域发挥着重要的作用。但是，目前发现具有可逆相转移行为的离子液体十分有限，对相转移的调控规律和转移机理的研究还不够深入，这在很大程度上限制了这类离子液体的发展与应用。本项目拟在设计、合成温度响应离子液体的基础上，利用热力学、动态光散射、核磁、红外等谱学以及量子化学计算等方法相结合，系统地研究阳离子的结构、阴离子的种类及官能团的特性对离子液体相转移的影响规律，建立离子液体溶液的微观结构与相转移行为之间的构效关系。从分子水平上探索离子液体产生可逆相转移的主要驱动力，阐明离子液体产生可逆相转移的微观机制，为新型温度响应离子液体的设计及其可逆相转移的有效调控提供科学依据。

温度刺激响应离子液体的设计和开发，在均相催化(萃取)和异相分离中有着重要的应用。共价有机材料（COFs）是一种新型的多孔有序晶体材料，具有较大的比表面积，密度小，热稳定好，在电化学、气体吸收、催化和储能等方面有着重要的应用。目前尚未见到温度响应离子液体COFs复合多孔材料热敏相行为的研究报道。.本项目主要是设计、合成一系列具有温度刺激响应的热敏离子液体，设计合成了一种新的二维介孔COFs材料；采用粉末X射线衍射（PXRD）、透射电子显微镜（TEM）和低温氮气吸脱附等温线等技术对该COFs材料进行了表征；并将热敏离子液体与共价有机框架（COFs）材料相结合，制备一系列热敏COF-IL复合多孔材料，研究一定湿度和温度下热敏离子液体在COFs材料中的存在状态、微观结构和导电性能，建立微观结构与热敏性之间的关系，阐明离子液体阳离子结构对COF-IL复合多孔材料导电性能影响的一些规律，探索热敏离子液体在COFs材料中发生可逆性相转移的分子机理，进而揭示热敏COF-IL复合多孔材料的导电规律和微观机理。