论文总字数：26203字

摘 要

离子液体由于其具有独特的性质和“可设计性”，已被研究人员应用到微乳液领域中。本文介绍了离子液体、微乳液、离子液体微乳液的特性、联系及其发展，并用表面活性离子液体[Etmim]C₁₂H₂₅SO₄和曲拉通（TX-100）作为表面活性剂，正丁醇作为助表面活性剂，单油酸甘油酯作为油相，再通过改变各组分之间的配比构建多组微乳液体系，用滴定水法研究体系在25°C条件下的相行为，绘制拟三元相图。研究表明单一的表面活性离子液体[Etmim]C₁₂H₂₅SO₄可以较好地使体系形成微乳液，但与TX-100混合时，能产生很好的协同作用，使体系更易形成单相微乳液；且两者质量比值在1:1和1:2时的体系单相区域面积有明显不同，比值在1:1时体系具有更大的单相区域，两者在质量等比时协同效应更高。然后采用电导法对只加入TX-100的微乳液体系单相区域进行研究，结果表明单相微乳液具有W/O、双连续相和O/W三个相区。

关键词：离子液体；表面活性剂；微乳液体系；滴定法；三元相图

Properties of microemulsion system constructed by ionic liquid

ABSTRACT

Ionic liquids have been applied to the field of microemulsions due to their unique properties and "design ability". The characteristics, relationship and development of ionic liquids, microemulsions and ionic liquid microemulsions are introduced. The surface active ionic liquids [Etmim]C₁₂H₂₅SO₄ and Triton (TX-100) are used as surfactants, n-butanol as cosurfactant, glycerol monoleate as oil phase, and then by changing the ratio of components to build multiple microemulsion systems. The phase behavior of the system at 25 ° C is plotted as a quasi ternary phase diagram. The study shows that the single surface active ionic liquid [Etmim]C₁₂H₂₅SO₄ can make the system form microemulsion better, but when mixed with TX-100, it can produce a good synergistic effect, making the system easier to form single-phase microemulsion. The ratio of mass ratio between 1:1 and 1:2 is obviously different from that of the single phase area, and the ratio of the system has a larger single phase area at 1:1, and the quality of the two phases is higher. The synergistic effect is higher than that of time. Then the conductance method was used to study the single-phase region of the microemulsion system added only to TX-100. The results showed that the single-phase microemulsion had three phases, W/O, double continuous phase and O/W phase.

Key Words: Ionic Liquids; System; Surfactants; Microemulsion Titration; Ternary Phase Diagram

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 离子液体基本概况 1

1.2.1 离子液体的特点 2

1.2.2 离子液体的种类 2

1.2.3 离子液体的应用 3

1.3 微乳液基本概况 4

1.3.1 微乳液的特点 5

1.3.2 微乳液的种类 5

1.3.3 微乳液的应用 6

1.4 离子液体微乳液基本概况 6

1.4.1 离子液体微乳液的特点 7

1.4.2 离子液体微乳液的分类 7

1.5 研究目的及意义 9

第二章 实验部分 11

2.1 实验方案 11

2.3 器材与试剂 11

2.3.1 器材 11

2.3.1 试剂 12

2.4 实验内容 12

2.4.1 微乳液体系的制备 12

2.4.2 电导率的测量 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 溶液体系组成及三元相图 14

3.2 结果讨论 21

3.2.1 微乳液三相图研究 21

3.2.2 微乳液电导研究 22

第四章 结论与展望 25

4.1 结论 25

4.2 展望 25

参考文献 26

致 谢 31

第一章 文献综述

1.1 引言

近年来，环境保护和资源的可持续利用越来越受到人们的关注与重视。有机溶剂与化学工业息息相关，正因为有着大量的有机溶剂参与才推动了现如今化学工业的飞快发展。但是，环境也因为大量有机溶剂的使用而遭受到了非常严重的污染，这些不仅使人们生活的环境受到影响，人类的身体健康更是受到了危害。因此，绿色化学已经成为了现如今最重要的科学研究领域之一。在该领域中，离子液体便作为一种溶剂被科研人员所青睐。离子液体是一种有机盐，由阴阳离子组成，一般以液态形式存在。因具有许多优秀的物化性质，如热力学稳定性优良，不可燃性，电化学窗口宽而作为一种环境友好介质被大量运用到工业生产中，被业界称为“绿色溶剂”。通过大量的尝试研究，科研人员在微乳液领域把具有独特性质的离子液体引入进来，在传统微乳液体系中，用离子液体来取代水溶液、传统有机溶剂或者其它组分，由此构建了离子液体微乳液体系。除此之外，理论上用离子液体代替更多组分构建的微乳液体系是能够存在的，在高离子环境下离子液体微乳液体系可以长期稳定的保存，这为人们解决地球能源以及环境问题带来了新的途径。离子液体微乳液在许多方面的功能是传统的微乳液所不具备的。对有离子液体参与的微乳液体系的性质研究可以得到更多关于微乳液的物理化学性质的数据。研究结果可能将对以后各种新型离子液体微乳液的应用提供理论指导，这具有很大的科研意义。本文主要在现有对有离子液体参与的微乳液性质研究基础上，进行对有表面活性离子液体[Etmim]C₁₂H₂₅SO₄作为表面活性剂参与的微乳液体系的性质研究，更多的加深对这类新型微乳液体系性质的认识，为其将来更好的应用与发展提供一定的理论数据支持。

1.2 离子液体基本概况

离子液体是在室温或者低于100°C下以液体形式存在的有机盐。普遍是有机阳离子（N，N′-取代咪唑、N-取代吡啶、四烷基化铵、四烷基化磷等的衍生物）和有机或无机阴离子（CF₃COO^-、HSO₄^-、Cl^-等）的组合，也称为室温/低温/室温熔盐/离子液体/液态有机盐/近代溶剂。对于某些化学反应，离子液体是高粘度的溶剂，并且在水介质和常规使用的有机介质中有所不同。^[1]有关制备离子液体的第一份报告可追溯至1914年，当时合成了硝酸乙基铵（EAN）。^[2]此后，每年都有越来越多的报告发表。^[3-8]离子液体结构的多样性提供了多种多样且可调节的物理化学特性，使其在多种化学过程中具有应用吸引力，可作为传统溶剂的潜在替代品。^[4]

1.2.1 离子液体的特点

离子液体的性质主要受组成其阴阳离子性质的影响，不同的组合让其具有许多特殊的性能，比如可忽略的蒸汽压，不挥发性；高导电性；具有优异的润滑和液压性能；有良好的热稳定性；低可燃性等。因此离子液体在催化合成、工业制造、资源持续发展等方面有很大的应用潜能^[9]。离子液体含有两种以上的离子，普遍被认为是一种可设性溶剂，由于阳离子和阴离子的每一种结合都能产生一种具有独特性质的离子液体，可以通过选择阴阳离子组合轻松调节得到各种用途的功能性离子液体^[10]。与传统有机溶剂相比，离子液体的特性主要归功于其具有广泛的分子间相互作用（强和弱离子、氢键、范德华、分散、n-π和π-π相互作用）的能力，从而产生了优异的溶剂化性能^[11]。在化工生产中，离子液体成为一种清洁、高效、环保的替代资源，因此又被称作“绿色溶剂”。

尽管离子液体具有独特的特点和优势，但它显然并非没有缺点。比如当离子液体必须从混合物中分离时，它低蒸气压的特性可能是一个不利因素。此外，离子液体价格（有机溶剂成本的2到100倍）和纯离子液体的高粘度是相当值得关注的问题^[12]。在微乳液体系中使用ILS可以平衡这些负面影响。

1.2.2 离子液体的种类

离子液体按结构包括特定任务离子液体、手性离子液体、金属离子液体、生物离子液体等，离子液体含有两种以上的离子，理论上化学家通过改变阴阳离子组合能够合成10¹⁸种离子液体，结合两种离子的有利性质可以得到执行特定功能的离子液体。离子液体组成中，常见阳离子有烷基季铵离子、烷基季磷离子、烷基取代的吡啶离子以及烷基取代的咪唑离子等^[13]。除了常见的卤素离子，研究较多的离子液体阴离子还有[BF₄]^-、[PF₆]^-、[C₃F₇COO]^-、[CF₃SO₃]^-、[C₄F₉SO₃]^-、[CF₃COO]^-、[SbF₆]^-、[AsM]^-、[NO₂]^-、[NO₃]^-、[(CF₃SO₂)₂N]^-、[(C₂F₅SO₂)₂N]^-、[(CF₃SO₂)₃C]^-、[(C₂:F₅SO₂)₃C]^-、[N(CN)₂]^-等。在这些基础上，化学家也在通过大量实验研究寻找具有新型特定功能的阴阳离子组合。

1.2.3 离子液体的应用

国际生命科学研究的前沿是发展绿色、可持续的化学。近几十年来对于离子液体应用的研究量呈指数级发展，证明了离子液体在科学上的价值。详细的研究表明，离子液体引起了合成与催化、细胞生物学、材料化学、高分子化学、电化学等方面的重视。^[14]

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