论文总字数：29695字

摘 要

本文以[Bmim]Cl，[Hmim]Cl，[Omim]Cl，[Dmim]Cl和十二烷基硫酸钠为原料，合成系列表面活性离子液体（[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]，[Hmim][C₁₂H₂₅SO₄]、[Omim][C₁₂H₂₅SO₄]、[Dmim][C₁₂H₂₅SO₄]）。利用表面张力仪、电导率仪确定[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]在水溶液中的表面性能。用Ross-Miles法确定[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]的起泡性能及稳泡性能。用理论密度泛函理论(DFT)模拟了[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]热力学参数。

总结实验结果如下：

1. [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]在298.15K时CMC为0.95mmol/L，表现出优良的表面性质。

（2）0.5，1.0，2.0mmol/L浓度的[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]用Ross-Miles法产生气泡高度分别为15.8mm，36mm，27.9mm。静置60min后泡沫高度为10.2mm，27.9mm，19mm。随着浓度增加，泡沫的初始高度和静置60min后的高度都是先增加后减小，浓度为1.0mmol/L的[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]的起泡性能和泡沫的稳定性比浓度0.5，2.0mmol/L的都要好。

（3）理论密度泛函理论(DFT)计算优化了系列咪唑阳离子（[Bmim] 、[Hmim] 、[Omim] 、[Dmim] ）、十二烷基硫酸阴离子、系列表面活性离子液体（[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]，[Hmim][C₁₂H₂₅SO₄]、[Omim][C₁₂H₂₅SO₄]、[Dmim][C₁₂H₂₅SO₄]）和其水合物的结构。

关键词：表面活性离子液体 泡沫性能 表面张力 分子模拟

Synthesis and foaming properties of anion/cationic ionic liquid surfactants

Abstract

A series of surfactant ionic liquids ([Bmim][C₁₂H₂₅SO₄], [Hmim][C₁₂H₂₅SO₄], [Omim][C₁₂H₂₅SO₄], [Dmim][C₁₂H₂₅SO₄]) were synthesized with [Bmim]Cl, [Hmim]Cl, [Omim]Cl, [Dmim]Cl and C₁₂H₂₅SO₄ as raw materials. The surface properties of [Bmim] [C₁₂H₂₅SO₄] in aqueous solution were determined by surface tensiometer and conductivity meter. The foaming performance and foam stability of [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄] were determined by Ross-Miles method. The thermodynamic parameters of [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄] were simulated by DFT.

Based on experimental data and molecular simulation results, the paper achieved the following results:

1. CMC of [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄] was 0.95mmol/L at 298.15k, showing excellent surface properties.
2. The bubble heights of 0.5, 1.0 and 2.0mmol/L [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄] were 15.8mm, 36mm and 27.9mm by Ross-Miles method. The foam heights were 10.2mm, 27.9mm and 19mm after standing for 60min. With the increase of concentration, the initial height of the foam and the height of the foam after 60min increased first and then decreased. The foaming performance and foam stability of the [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄] with the concentration of 1.0mmol/L were better than those of 0.5 and 2.0mmol/L.

(3) The theory of Density Functional Theory (DFT) calculates and optimizes the series imidazole cation ([Bmim] , [Hmim] , [Omim] , [Dmim] ), dodecyl sulfate anion, surface active ionic liquids ([Bmim][C₁₂H₂₅SO₄], [Hmim][C₁₂H₂₅SO₄], [Omim][C₁₂H₂₅SO₄], [Dmim][C₁₂H₂₅SO₄]) and the hydrate structure.

Key words: Surface active ionic liquid; foam properties ; Surface tension; Molecular simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 5

1.1 前言 5

1.2 离子液体表面活性剂的研究进展 5

1.2.1 离子液体表面活性剂的概述 5

1.2.2 离子液体表面活性剂的合成 5

1.2.3 离子液体表面活性剂的表面性能 6

1.2.4 离子液体表面活性剂的泡沫性能 7

1.3 表面活性剂泡沫强化修复技术的研究进展 8

1.3.1 阴离子表面活性剂用于SFER 8

1.3.2 非离子表面活性剂用于SFER 8

1.3.3 阴/非离子复合表面活性剂用于SFER 8

1.3.4 阴/阳离子复合表面活性剂用于SFER 9

1.3.5 生物表面活性剂用于SFER 10

1.3.6 小结 10

1.4 本文的立题依据和研究内容 10

1.4.1 立题依据 10

1.4.2 研究内容 10

第二章 实验部分 11

2.1 实验药品与仪器 11

2.1.1 药品 11

2.1.2 仪器 11

2.2 SAILs的合成 11

2.2.1[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]的合成 11

2.2.2[Hmim][C₁₂H₂₅SO₄]的合成 12

2.2.3[Omim][C₁₂H₂₅SO₄]的合成 12

2.2.4[Dmim][C₁₂H₂₅SO₄]的合成 13

2.3 [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]性能测定 13

2.3.1临界胶束浓度的测定 13

2.3.2 泡沫性能的测定 14

2.4 分子模拟 14

第三章 结果与讨论 15

3.1 [Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]性能测定 15

3.1.1临界胶束浓度的测定 15

3.1.2 泡沫性能的测定 16

3.2 分子模拟 17

3.2.1 系列含十二烷基硫酸根阴离子的表面活性离子液体的优化结构 17

3.2.2 咪唑阳离子([Bmim])与不同数量水分子的相互作用 20

3.2.3阴离子水合物分析 23

3.2.4阴离子表面活性离子液体[Bmim][C₁₂H₂₅SO₄]水合物的分析 27

3.2.5 水合复合物的总能量(E)，结合能(D₀)，结合能差(ΔD₀) 29

第四章 结论与展望 31

4.1 结论 31

4.2 展望 31

参考文献 32

致 谢 35

第一章 文献综述

请支付后下载全文，论文总字数：29695字