フェロセン系分子からなる新しいイオン液体の設計と微視的評価

由二茂铁基分子组成的新型离子液体的设计和微观评价

基本信息

批准号：
19655053
负责人：
持田智行
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19655053/
关键词：
フェロセンイオン液体相転移磁性結晶構造

项目摘要

今年度は、前年度合成法を開発したフェロセニウム系イオン液体について、多様な誘導体を合成し、それらの粘度、熱物性、磁気特性の評価を進めた。1置換もしくは2置換フェロセニウムカチオンとフッ素系アニオンを組み合わせた塩は、そのほとんどが融点100℃以下のイオン液体となった。これらの液体はヘキサンなどの非極性溶媒とは相溶しないが、極性有機溶媒とは良好な相溶性を示した。水に対する溶解性は置換基によって変化した。熱分析によって、系の特徴を明らかにした。第1に、融点のカチオン依存性を検討した。カチオンのアルキル基を伸長すると、融点の急激な低下がみられた。分枝アルキル体では、直鎖体より数十度融点が増加した。第2に、TFSI系アニオンの炭素鎖伸長の効果を検討した。この場合、融点はほとんど変化せず、粘度のみが急激に増加した。すなわちカチオンの置換基は融点、アニオンの置換基は粘度に主たる影響を与えることが明らかとなった。第3に、粘度と相挙動の相関について検討を加えた。これらの液体には、(i)冷却過程で結晶化するもの、(ii)ガラス化するもの、(iii)条件によって結晶化・ガラス化を起こすもの、の三種が存在し、低粘度の塩は結晶化、高粘度の塩はガラス化を起こすことがわかった。メスバウアー分光によって、フェロセニウム塩の結晶およびガラス状態における格子力学的検討を行い、分子運動性の差を定量的に評価した。また固体NMR分光により、相変化に伴うスペクトル変化を検証した。これらの磁気物性についても検討を加えた。磁化率測定の結果、フェロセニウム系イオン液体は常磁性流体であることがわかった。特に強磁場中では、結晶化・融解に伴って、ヒステリシスを伴う顕著な磁化率の変化が認められた。

今年，将各种衍生物用于基于甲状腺的离子液体，该离子液体开发了上一年的合成方法，并评估了它们的粘度，热性能和磁性。结合了单个或双取代的铁素阳离子和氟基阴离子的大多数盐已成为离子液体，其熔点为100°C或更少。这些液体与己烷等非极性溶剂不相容，但与极性有机溶剂表现出良好的兼容性。水中的溶解度通过取代基变化。热分析揭示了系统的特性。首先，研究了熔点的阳离子依赖性。阳离子烷基的延伸显示熔点突然下降。与线性形式相比，分支烷基形式的熔点增加了几十度。其次，研究了基于TFSI的阴离子的碳链扩展的影响。在这种情况下，熔点几乎没有改变，只有粘度迅速增加。也就是说，已经揭示了阳离子的取代基对熔点有重大影响，而阴离子的取代基对粘度产生了重大影响。第三，研究了粘度和相行为之间的相关性。这些液体具有三种类型：（i）在冷却过程中结晶，（ii）玻璃化，（iii）根据条件而结晶并玻璃化。已经发现低粘度盐结晶，高粘度盐会导致玻璃化。晶格机械研究通过摩斯鲍尔光谱法在甲状腺盐的晶体和玻璃状态进行，并对分子迁移率的差异进行了定量评估。此外，通过固态NMR光谱验证了与相变的光谱变化。还检查了这些磁性。由于磁敏感性测量值，发现基于氟化的离子液体是顺磁性液。特别是，在强磁场中，观察到磁敏感性的显着变化以及结晶和熔化。