过渡金属类及氨基酸类离子液体热力学性质的研究
过渡金属类及氨基酸类离子液体热力学性质的研究
图书信息
书名：过渡金属类及氨基酸类离子液体热力学性质的研究
作者：张庆国 魏 颖 等编著
策划：北京世图版权代理有限公司（出书网）
出版社：吉林大学出版社
ISBN：9787560168296
CIP号：2010254129
开本：16开
定价：28元
出版时间：2010年12月
作者简介
张庆国，男（1977- ），渤海大学化学系副教授，理学博士，从事无机化学、物理化学、溶液化学和离子液体性质及应用等方面的研究，现主持国家自然科学基金青年基金项目和辽宁省教育厅重点实验室项目各一项。2006年获邀参加美国Colorado大学举办的“Thermo 2006”会议，并获得北美量热与热化学会第61届年会“Calcon61”颁发的纪念诺贝尔奖获得者William F. Giauque的“Giauque Memorial Awards”奖项，已在国内外重要学术刊物上发表了30余篇论文，SCI收录28篇。
魏颖，女（1979-），渤海大学化学系讲师，理学博士，现从事无机化学、纳米与软材料化学和离子液体性质及应用的相关研究。
序 言
离子液体（IL），又称室温离子液体(RTIL)，是一种在室温或近于室温下呈液态的离子化合物。作为一种极具潜力的绿色溶剂和新型功能性绿色“软”材料，离子液体以其特有的“绿色”特性，已逐渐发展成为多学科交叉的前沿研究领域和绿色化学的主要发展方向之一。目前，对于离子液体的研究主要集中于：新型离子液体的合成，作为化学反应中的新型溶剂，催化反应和分离过程等。而关于离子液体物理化学性质的研究还很不系统，基础数据十分缺乏，而这些数据对离子液体的研究、开发应用和工艺设计是至关重要的。而对环境友好、符合绿色化学要求的过渡金属离子液体（铁基离子液体和锌基离子液体）以及更加“绿色”的氨基酸离子液体（甘氨酸离子液体和谷氨酸离子液体）的出现为绿色化学基础和应用研究提供了新的平台，以这几种离子液体的物理化学性质为主要研究方向的如下工作可以为相关类型的离子液体的研究和工业开发提供极具参考价值的基础物化性质数据和理论支撑。
首先是基于FeCl3的两种过渡金属离子液体：EMIFeCl4(四氯化铁-1-甲基-3-乙基咪唑)和BMIFeCl4 (四氯化铁-1-甲基-3-丁基咪唑)；对水和空气稳定，对环境更加友好的基于ZnCl2的几种不同组成的过渡金属离子液体ZnCl2/ BMIC（二氯化锌-氯化-1-甲基-3-丁基咪唑）的合成与表征。为了研究更“绿色”的反应介质和液态功能材料的性质，利用离子交换法合成两种新型氨基酸离子液体EMIGly（1-甲基-3-乙基咪唑甘氨酸）和BMIGlu（1-甲基-3-基咪唑谷氨酸）。
其次，在不同的温度条件下，在干燥氩气氛的手套箱中用重量法测定了过渡金属离子液体的密度，用最大气泡法测定了它们的表面张力。讨论了这些过渡金属离子液体的体积性质、表面性质。利用Glasser理论及Kabo经验方程、Rebelo经验方程，估算了过渡金属离子液体的分子体积、离子体积、标准熵、晶格能和汽化焓。同时结合量子化学从头算和Raman光谱对锌基离子液体的结构性质进行了初步研究。还测定了锌基离子液体的电化学窗口。
然后根据离子液体的结构特点提出了离子液体空隙模型的四点假设，根据这四点基本假设，推导出计算离子液体热膨胀系数的理论公式，用这个公式计算了这几种过渡金属离子液体的热膨胀系数，其结果与实验值很接近，说明这个模型有一定的合理性。并进一步从这个模型出发，推导出了Kabo估算离子液体汽化热的经验公式，并指出Kabo经验公式参数的物理意义。这个理论模型已初步得到了国内外同行的认同。
除去微量杂质水是离子液体纯化中的一个普遍难题，而氨基酸易与杂质水形成氢键，除掉氨基酸离子液体中的微量杂质水更加困难。通常，微量杂质水会极大地影响离子液体的物理化学性质和反应活性，而用标准加入法可以解决氨基酸离子液体含微量杂质水的难题。先用Karl Fisher法测定氨基酸离子液体中的含水量，然后，在不同温度下，分别用密度天平和最大气泡法测定不同含水量的氨基酸离子液体的密度和表面张力，用标准加入法外推出不同温度下纯氨基酸离子液体的密度、表面张力数值，根据Glasser方法和Kabo及Rebelo提出的经验方程估算氨基酸离子液体的标准熵、表面熵、表面能、晶格能及汽化焓和蒸气压等性质；并利用自行组装的恒温热量计，以标准加入法测量氨基酸离子液体的摩尔溶解热，外推出纯离子液体的标准摩尔溶解热；使用弹式恒温微机热量计测量氨基酸离子液体的恒容燃烧热，利用经验方程和设计的热循环过程拟合计算相关的热力学参数及其组成离子的热力学数据，为氨基酸离子液体的体积性质、表面性质和热化学性质的研究提供了新的思路。
离子液体的研究方兴未艾，各种新型的离子液体也如雨后春笋般不断出现，关于离子液体的各种研究也得到了国内外研究者的重视并取得了长足的发展，希望本书的一家之言可以起到抛砖引玉之效，为离子液体研究的不断发展尽绵薄之力。
编 者
2010年10月
目 录
第一章 离子液体概述 1
1. 1 离子液体的定义和性质 1
1. 2 离子液体的发展历程 4
1. 3 离子液体的分类与合成方法 9
1. 4 离子液体在各个领域中的绿色应用 13
参考文献 27
第二章 离子液体性质研究的进展 37
参考文献 45
第三章 离子液体性质的理论研究 49
3.1 室温离子液体的Glasser理论 50
3.2 离子液体性质的一些预测和估算 53
参考文献 60
第四章 铁基离子液体的性质研究 65
4.1 铁基离子液体的合成及表征 66
4.2 铁基离子液体性质研究 70
4.3 铁基离子液体的空隙模型 82
参考文献 87
第五章 锌基离子液体的性质研究 91
5.1 锌基离子液体的合成及表征 92
5.2 不同组成的锌基离子液体性质研究 95
5.3 锌基离子液体的计算及结构性质研究 112
参考文献 118
第六章 氨基酸离子液体的性质研究 121
6.1 氨基酸离子液体的合成及表征 122
6.2 氨基酸离子液体热力学性质研究 127
6.3 氨基酸离子液体热化学性质研究 141
参考文献 161
附 录 165