pH响应离子液体的溶液化学研究
批准号:
21273062
项目类别:
面上项目
资助金额:
86.0 万元
负责人:
王键吉
依托单位:
学科分类:
B0303.化学热力学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
裴渊超、李志勇、陈粤华、谭博、刘欣欣、刘静、刘淼
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中文摘要
目前,基于离子液体的环境响应智能材料是离子液体研究的重要发展方向之一。与温度、压力、光类似,溶液pH值是一种有效的环境响应方式,已在控制释放等过程中发挥了重要的作用。本项目拟通过分子设计,在阳离子、阴离子上引入对pH响应的羧基、氨基等官能团来合成pH响应离子液体。在此基础上,系统研究阳离子的结构、烷基链的长度、官能团的特性、阴离子的类型对这些离子液体在水等分子溶剂中的粘度、摩尔电导、表面张力、pKa值、溶解度、极性、酸碱性等物理化学性质以及离子液体与分子溶剂相互作用的微观本质、阴阳离子之间的缔合、阳离子或阴离子的簇集等微观结构形成的影响规律,分析离子液体在溶液中的微观结构与物理化学性质之间的关系,探索溶液pH值对离子液体溶液微观结构和宏观性质的调控作用,为实现pH响应离子液体溶液结构和控制释放性能的有效调控提供重要信息。
英文摘要
At present, ionic liquids- based environmentally responsive smart materials is one of the important directions in research and development of ionic lquids(ILs). Similar to temperature,pressure and light, solution pH is an effective environmentally responsive way, and has played an important role in controlled release. In this project, pH-responsive ionic liquids with pH-responsive groups such as carboxyl and amino groups in the cations or anions will be synthesized based on the molecular design. The effect of the cationic structure, alkyl chain length, functional group property and anionic type of the ILs on the physicochemical propersities (such as viscosity, molar conductivity,surface tension, pKa value, solubility, polarity, acidic and basic property) of ionic liquids in molcular solvents, the nature of the interaction between ionic lqiuid and molcular solvents, and the microstructures for ion associate of cation with anion and for the aggregate of cation or anion is systhematically investigated. The relationship between the microstructure and physicochemical properties of the ILs in solution is analyzed. The modulated role of the solution pH on the microstructure and macroscopic property of ionic liquids solutions is explored. These results will provide important information for the effective modulation of the structure of ionic liquids in solutions and the performation of controlled release.
目前,基于离子液体的环境响应材料是离子液体研究的重要发展方向之一。与温度、压力、光类似,溶液pH值是一种有效的环境响应方式,已在控制释放等应用中发挥了重要的作用。本项目设计、合成了阴离子为邻苯二甲酸、磺基水杨酸、3-羧基苯磺酸和羟基吡啶的咪唑类离子液体,阴离子为咪唑、吡唑和三唑的醇胺类离子液体,阳离子上带有氨基和羧基的咪唑盐离子液体、铵盐离子液体等8类阴离子或阳离子pH响应的离子液体,较系统地研究了阳离子的结构、阴离子的类型、pH响应官能团的特性、溶液pH值等因素对离子液体溶液的物理化学性质、微观结构以及对某些稀土金属离子选择性分离的影响。研究结果表明,这些离子液体均具有较高的热分解温度(>200 oC),大多数离子液体的熔点或玻璃转化温度远低于100 oC,属于室温离子液体的范畴。溶液pH的改变或CO2的加入与去除,能够有效地调控阴离子为邻苯二甲酸、磺基水杨酸、3-羧基苯磺酸、羟基吡啶和氨基乙磺酸类离子液体在水中的微观结构由胶束到囊泡的可逆转变;在常温常压下,CO2能够调控氮杂环类阴离子pH响应离子液体-水体系在单相-两相之间可逆转变,从而为实现均相反应、异相分离提供了条件。这些微观结构和相行为的转变归结于溶液pH的变化和CO2的通入与去除引起了阳离子/阴离子的亲/疏水性的变化。在所研究的溶剂体系中,含羧基功能化阳离子的离子液体的pKa值随阳离子上烷基链的增长而增大,其酸碱性质类似于质子化的氨基酸。这些离子液体对稀土金属的萃取表现出优越的性能,一步萃取率可以达到99%,通过溶液pH值的调控可以实现过渡金属(如铁或钴)与稀土金属(钕或钐)、稀土金属 (如钪)与镧系金属的选择性分离。上述结果为pH响应离子液体的设计、开发以及在可控释放、稀土金属的选择性分离等方面的应用提供了科学依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1039/c4cc04274c
发表时间:2014-11
期刊:Chemical communications
影响因子:4.9
作者:Jie Yang;Huiyong Wang;Jianji Wang;Yue Zhang;Zhongjia Guo
通讯作者:Jie Yang;Huiyong Wang;Jianji Wang;Yue Zhang;Zhongjia Guo
Reversible Hydrophobic-Hydrophilic Transition of Ionic Liquids Driven by Carbon Dioxide
二氧化碳驱动的离子液体可逆疏水-亲水转变
DOI:10.1002/anie.201500695
发表时间:2015-06-15
期刊:ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
影响因子:16.6
作者:Xiong, Dazhen;Cui, Guokai;Zhang, Suojiang
通讯作者:Zhang, Suojiang
DOI:10.1021/acs.langmuir.5b03854
发表时间:2016-01
期刊:Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子:--
作者:Jie Yang;Huiyong Wang;Jianji Wang;Xiaojia Guo;X. Pei
通讯作者:Jie Yang;Huiyong Wang;Jianji Wang;Xiaojia Guo;X. Pei
pH triggered self-assembly structural transition of ionic liquids in aqueous solutions: smart use of pH-responsive additives
pH引发水溶液中离子液体的自组装结构转变:巧妙使用pH响应型添加剂
DOI:10.1039/c5ra12010a
发表时间:2015-01-01
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Wang, Huiyong;Tan, Bo;Wang, Jianji
通讯作者:Wang, Jianji
DOI:10.1021/jp501731j
发表时间:2014-04
期刊:The journal of physical chemistry. B
影响因子:--
作者:Yuehua Chen;Huiyong Wang;Jianji Wang
通讯作者:Yuehua Chen;Huiyong Wang;Jianji Wang
超浓离子液体水溶液的微观结构及相互作用研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:王键吉
- 依托单位:
光响应离子液体的溶剂化及其相转移研究
- 批准号:21673068
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:王键吉
- 依托单位:
离子液体双水相的微观结构与萃取分离性能研究
- 批准号:20873036
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:王键吉
- 依托单位:
室温离子液体在溶液中的簇集行为研究
- 批准号:20573034
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2005
- 负责人:王键吉
- 依托单位:
室温离子液体中溶质---溶剂相互作用规律研究
- 批准号:20273019
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:王键吉
- 依托单位:
锂电池电解质溶液中离子溶剂化的热力学和谱学研究
- 批准号:29973009
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:12.0万元
- 批准年份:1999
- 负责人:王键吉
- 依托单位:
水溶液中电解质-糖相互作用规律的热力学研究
- 批准号:29573102
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:1995
- 负责人:王键吉
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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