论文总字数：25773字

摘 要

在308.15 K和318.15 K和大气压力下用TAM Air等温微量热仪测定二元系统氯化胆碱/尿素深共熔剂（摩尔比1:1.5,1:2,1:2.5）的过量摩尔焓变。折光率也在303.15 K和大气压力下测量。二元混合物（氯化胆碱/尿素(1:2.5) 水）显示在整个组分范围吸热，而二元混合物（氯化胆碱/尿素(1:1.5) 水）和（氯化胆碱/尿素(1:2) 水）显示首先吸热，然后随着深共熔剂增加变为放热反应。Redlich-Kister(RK)方程被用来拟合折光率与含量的关系。RK方程和NRTL方程被用来拟合过量摩尔焓变与含量的关系。相关的超额焓数据在这些二元混合物使用RK方程比NRTL模型提供了更好的结果。NRTL模型拟合参数被用来预测蒸汽压，并与从文献中的实验数据进行比较。

关键词：深共熔剂 水溶液 过量摩尔焓变 折光率 NRTL模型

choline chloride/ urea deep eutectic solvents - water system

mixing enthalpy measuring

Abstract

The excess molar enthalpies for binary systems of choline chloride/ urea deep eutectic solvents (mole ratio 1: 1.5, 1: 2, 1: 2.5) were measured at 308.15 K and 318.15 K and atmospheric pressure with an isothermal calorimeter. Refractive indices were also measured at 303.15 K and atmospheric pressure. The binary mixture of (chcl/urea (1:2.5) water) showed endothermic behavior over the entire range of compositions, while the binary mixtures of (chcl/urea (1:1.5) water) and (chcl/urea (1:2) water) showed endothermic behavior at first and then changed to be exothermic with the increasing content of deep eutectic solvents. The Redlich-Kister (RK) equation was used to fit the experimental refractive indices. Both the RK equation and the NRTL equation were used to fit experimental excess molar enthalpies. The correlation of excess enthalpy data in these binary mixtures using RK equation provides better results than NRTL model. The NRTL model with the fitted parameters was used to predict the vapor pressure and compared with the available experimental data from literature.

Key words: Deep eutectic solvents, Aqueous solutions, Excess molar enthalpies, Refractive indices, NRTL model

目 录

第一章 综述 1

1.1 课题背景 1

1.1.1 深共熔剂定义及组成 1

1.1.2 深共熔剂的性质 3

1.1.3 混合焓 4

1.2 研究现状及目的意义 4

1.2.1 研究现状 4

1.2.2 目的意义 5

1.3 本文的研究思路及工作 6

第二章 实验部分 7

2.1 化学试剂和仪器 7

2.2 深共熔剂的制备 7

2.3 样品的分析和表征 8

2.4 折光率的测量 8

2.5 混合焓的测量 8

第三章 结果与讨论 10

3.1 样品的分析和表征 10

3.2 TAM Air等温微量热仪的校正 10

3.3 折光率的测量 11

3.4 (x₁DESs x₂H₂O)的过量摩尔焓 (H_m^E) 14

3.4.1 实验结果 14

3.4.2 用Redlich-Kister方程关联 16

3.4.3 用NRTL模型关联 17

3.4.4 蒸汽压预测 20

第四章 结论 21

4.1 结论 21

参 考 文 献 22

致 谢 26

第一章 综述

1.1 课题背景

1.1.1 深共熔剂定义及组成

离子液体，是一种在室温或接近室温(lt;100 ℃)时呈液体状态的盐类，是最近几年来兴起的一种绿色溶剂，与传统有机溶剂相比，离子液体有热稳定性好、溶解能力强、蒸汽压为零、黏度合适、电导率高、催化性强等一些特性，可替代原来的有机溶剂，用于反应，分离等清洁工艺的开发^[1,2]。

离子液体(ILs)的研究在过去二十年中已经升级，在新的化学技术中被提升。相比于传统的离子液体的研究，DES_S相对处于起步阶段，只在2001年1月发表，在此后发表的研究这一新兴邻域的文章越来越多。研究重点大多是深共熔剂(DES_S)的两个主要应用领域：金属加工和合成介质。研究工作中的大部分已经集中在使用DES_S作为传统上难以处理过程的替代品，或涉及环境有害的过程。 DES_S也被提出作为合成环境友好产品的替代品。

为了克服离子液体的高价格和毒性，新一代的溶剂，名叫深共熔剂(DES)，在本世纪初出现了。DESs可以通过简单地融合两个安全组分（廉价、可再生和生物可降解的）形成，它能够形成低共熔混合物。氯化胆碱(ChCl)是形成DESs使用最广泛的组分之一。ChCl是一种非常便宜，且生物可降解和无毒的季铵盐，可以从生物质中提取或通过一个非常高效的原子经济的过程从矿物储量（几百万吨）中提取。结合安全氢键供体如尿素、可再生羧酸（如草酸、柠檬酸、琥珀酸或氨基酸）或可再生多元醇（如甘油、碳水化合物），ChCl能够迅速形成一个DES。

深共熔剂(DES_S)，因为它们许多的性质和特征大多与离子液体相似，所以现在大都认为这是一种新型的离子液体(ILs)类似物。术语DES以及ILs已在文献中互换使用过，但是有必要指出的是，这些实际上是两种具有不同性质的不同类型的溶剂。DES_S是由Lewis或Brønsted酸和碱形成的低共熔物的系统，包含着各种阴离子和阳离子的种类。与此相反的是，离子液体主要是由一种类型的独立阴离子和阳离子组成的系统。所以这里要指出的是，虽然DES_S的物理性质与其他离子液体相类似，但它们的化学性质表明它们的应用领域是明显不同的。^[3]

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