CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
离子液体在二氧化硅纳米受限空间内的微观结构与相行为研究
王亚星
Subtype硕士
Thesis Advisor吴国忠
2014
Degree Grantor中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
Degree Discipline核技术及应用
Keyword受限空间 离子液体 二氧化硅 界面作用
Abstract室温离子液体通常指完全由大小可调的有机阳离子和无机或有机阴离子构成的室温熔盐,其广泛的实际应用和科学研究已经吸引了众多的关注。可调节的阴阳离子使得离子液体具有特殊的物理化学性质,例如,几乎可忽略的蒸汽压、高的热稳定性、高的离子导电性等。近年来,越来越多的研究人员利用离子液体合成杂化离子凝胶,这种新型材料既具有离子液体的优良性能也具有固体基质的机械性质,这些材料不可避免的使得离子液体处于受限状况。事实上,受限离子液体通常会由于受限作用和界面作用表现出与体相不同的性质。本文拟分别采用实验和模拟的方法研究离子液体在受限二氧化硅纳米空间内的性质与行为。第一部分采用高真空方法将离子液体填充在二氧化硅纳米孔道内,探讨了不同离子液体在二氧化硅纳米孔道内受限情况的相行为与结构信息;第二部分利用分子动力学模拟研究了在二氧化硅纳米狭缝内热扩散过程中界面作用和受限作用对于离子液体性质的影响。 论文主要包括两部分:(1)比较了两种特殊阳离子的离子液体溴化三丁基十六烷基离子液体(P44416Br)、溴化1-丁基3-甲基咪唑离子液体(BmimBr)在SiO2孔道纳米受限以及P44416Br在SiO2表面吸附情况下离子液体的相行为。我们的实验发现采用高真空法将P44416Br、BmimBr填充入孔径为3.7nm的SiO2孔道内和采用物理吸附法将P44416Br吸附在孔径为3.7nm的SiO2外表面时离子液体与体相的相行为有明显的不同。填充与吸附的不含氢键的离子液体P44416Br熔点分别下降8℃和14℃,填充的含有氢键的BmimBr离子液体熔点有了高达50℃的增幅。X射线衍射实验表明填充与吸附情况下离子液体结构明显不同。分析表明,离子液体在纳米受限和吸附情况下熔点的变化与表面作用以及离子液体本身内部的结构(氢键、分子间作用力等)等有直接关系。(2)利用分子动力学模拟研究了随温度变化时离子液体EmimBr在不同宽度SiO2狭缝内的变化趋势。随着温度的升高,狭缝宽度高于临界值2.30nm时,受限于狭缝内的离子液体明显出现分离现象,2.83nm、3.05nm、3.45nm宽度的二氧化硅狭缝内分离温度分别为600K、500K、400K,2.30nm宽度狭缝内全温度范围内未出现分离现象。分析表明这种分离现象的本质来源于热扩散过程中二氧化硅壁界面作用。临界值2.30nm狭缝内,受限作用占据主导地位,界面作用不足以使得离子液体发生分离。 本论文对于进一步理解纳米受限空间内不同离子液体的性质与行为以及受限效应和二氧化硅壁的界面作用对于离子液体的影响具有指导意义。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/14808
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Recommended Citation
GB/T 7714
王亚星. 离子液体在二氧化硅纳米受限空间内的微观结构与相行为研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2014.
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