磁化前后磁性离子液体纳米结构和物化性质的实验和理论研究

离子液体的纳米结构和传递性质是其研究和应用中的关键科学问题。但文献中纳米结构形成机理不能解释许多实验现象、纳米结构影响传递性质的机理处于空白。磁性离子液体可作为"模型"液体研究解决上述问题。为此，本项目将系统测定磁性离子液体磁化前后的纳米结构和传递性质以及磁化前的热力学性质、氧化-还原性质和阴离子的缔合平衡。理论方面，将揭示磁场和阴离子的缔合平衡对纳米结构的影响、纳米结构形成机理及对磁性离子液体传递性质影响的机理、磁性离子液体的脆性随离子结构变化的规律，将建磁性离子液体传递性质的理论预测模型并系统检验。研究成果将填补文献中磁性离子液体的研究空白，包括纳米结构及其形成机理、热力学性质、传递性质、氧化-还原性质、纳米结构影响传递性质的机理和传递性质理论预测模型，并将直接推动磁性离子液体在合成、催化、新材料制备、气体处理和利用新技术等方面的研究进程，具有十分重要的科学意义和实际应用价值。

本项目主要的研究成果为：系统制备了磁性离子液体并进行了表征；系统测定了磁性离子液体的纳米结构及其热稳定性；系统测定了150.15-353.15 K范围内磁性离子液体的拉曼光谱；利用先进的热性质测定装置系统测定了磁性离子液体的熔点、熔化热、玻璃体温度、(120 K-分解温度前)范围内比热、分解温度；系统测定了磁化前后磁性离子液体的密度及其电导率和粘度数据；理论方面综合应用测定的纳米结构、阴离子的离解平衡及本项目前期和文献中报道的利用实验、光谱、分子模拟、理论计算等确定的离子液体的晶体结构、液晶结构、非磁性离子液体的纳米结构、构象平衡及氢键网络等数据，系统分析了离子结构、构象平衡、离解平衡、氢键网络、阴阳离子位置、磁场等对纳米结构的影响，在此基础上揭示了纳米结构形成机理及热稳定性机理、建立了纳米结构及其热稳定性与离子结构的关系；揭示了纳米结构影响磁性离子液体传递性质的机理；系统确定了磁性及非磁性离子液体的 logη~Tg/T 关系、研究了磁性离子液体的脆性、并与非磁性离子液体的脆性进行了比较；研究揭示了玻璃体温度附近粘度随温度降低急剧增加的机理；建立了包括磁性离子液体在内具有广泛适用范围的传递性质理论预测模型并用实验数据进行了系统检验和完善。.在Chem. Soc. Rev., J. Phys. Chem. B, Ind. Eng. Chem. Res.,等期刊上发表了学术论文15篇、1篇SCI源刊论文刚在网上登出(DOI 10.1021/je400310h)，合作出版离子液体的英文专著1部，2项国家发明专利已获专利号；3篇国际论文已返回修改稿、5篇国际论文已投稿。