本文關(guān)鍵詞：離子液體的結(jié)構(gòu)及吸收氣體小分子的理論研究

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【摘要】：由于具有獨特的物理化學(xué)性質(zhì)使離子液體備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。特別是蒸汽壓低,不僅使其可以作為綠色溶劑,而且在小分子氣體分離中也得到了廣泛應(yīng)用。本文采用密度泛函理論研究了不同極性的溶劑及離子液體陰離子的堿性強(qiáng)弱對離子液體結(jié)構(gòu)的影響,并且結(jié)合分子中原子理論(AIM)及自然鍵軌道理論(NBO)對氣體小分子的吸收機(jī)理進(jìn)行了考察。本文的研究內(nèi)容分為以下四個部分:首先,利用B3LYP/6-31+G**方法分析了水(H_2O),丙酮(C_3H_6O),四氫呋喃(C4H8O)三種不同極性的溶劑對三乙基胺甲基磺酸鹽離子液體[Et3NH][CH_3SO_3](TEAMS)結(jié)構(gòu)的影響。采用不同數(shù)目的溶劑分子與一對陰陽離子結(jié)合而成的團(tuán)簇模擬不同比例的離子液與溶劑的混合物,通過計算其緊密離子對(CIP)和溶劑分離離子對(SIP)的結(jié)構(gòu)和能量來確認(rèn)其存在狀態(tài)。結(jié)果表明,要想破壞TEAMS中陰陽離子之間的相互作用,至少需要4個水分子,而將[CH_3SO_3]-陰離子替換成[CF_3SO_3]-,則3個水分子就可以使其完成CIP到SIP的轉(zhuǎn)換。隨著溶劑極性的降低,將無法破壞這一作用,離子液體將保持CIP狀態(tài)。進(jìn)一步的NBO分析證實了這種變化。然后,采用M06-2X/6-31+G**方法考察了氣體二氧化氮(NO_2)和四氧化二氮(N_2O_4)在1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸鹽離子液體([Emim][OTf])中的吸收情況,同時利用AIM和NBO方法分析了其作用實質(zhì),指出氣體與陰離子的作用占主導(dǎo)地位,實驗推測夸大了N_2O_4與陽離子之間的π-π作用對吸收過程的影響。再次,在M06-2X/6-31+G**水平下研究了1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸鹽離子液體[Emim][OTf]對四氧化二氮(N_2O_4)異構(gòu)化過程的影響,結(jié)果表明陰、陽離子的引入不僅可以改變不同異構(gòu)體的穩(wěn)定性順序,而且對N_2O_4異構(gòu)化過程的不同途徑的活化能壘有較大影響。同時結(jié)合AIM和NBO方法分析了陰陽離子與不同異構(gòu)體的作用實質(zhì)。最后,在B3LYP/6-31++G**水平下研究了不同離子液體對氨(NH_3)的吸收機(jī)理,解釋了不同類型的離子液體與NH_3之間的相互作用能顯著變化的原因。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 密度泛函理論 結(jié)構(gòu) 吸收
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O645.1
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-11
• 1.1 選題的背景及意義6
• 1.2 離子液體的概述6-9
• 1.2.1 離子液體的概念6-7
• 1.2.2 離子液體的發(fā)展過程7-8
• 1.2.3 離子液體的種類8
• 1.2.4 離子液體的應(yīng)用8-9
• 1.3 本論文的主要工作9-11
• 第二章 論文研究的理論基礎(chǔ)11-14
• 2.1 計算化學(xué)11
• 2.2 密度泛函理論11
• 2.3 基函數(shù)重疊誤差11-12
• 2.4 過渡態(tài)理論12-14
• 第三章 不同極性溶劑及離子液體陰離子堿性對離子液體結(jié)構(gòu)影響的密度泛函研究14-29
• 3.1 引言14-16
• 3.2 計算理論16
• 3.3 結(jié)果與討論16-27
• 3.3.1 溶劑濃度和極性對三乙基氨甲基磺酸鹽離子液體結(jié)構(gòu)的影響16-25
• 3.3.2 不同堿性陰離子對離子液體結(jié)構(gòu)的影響25-27
• 3.4 本章小結(jié)27-29
• 第四章 離子液體[Emim][OTf]吸收NO_2及N_2O_4氣體的密度泛函研究29-38
• 4.1 引言29-30
• 4.2 計算理論30
• 4.3 結(jié)果與討論30-37
• 4.4 本章小結(jié)37-38
• 第五章 離子液體[Emim][OTf]對N_2O_4氣體異構(gòu)化影響的密度泛函研究38-54
• 5.1 引言38-39
• 5.2 計算理論39
• 5.3 結(jié)果與討論39-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第六章 幾種常見離子液體吸收NH_3行為的密度泛函研究54-65
• 6.1 引言54
• 6.2 計算理論54-55
• 6.3 結(jié)果與討論55-63
• 6.4 本章小結(jié)63-65
• 總結(jié)65-66
• 參考文獻(xiàn)66-77
• 攻讀學(xué)位期間研究成果77-78
• 致謝78-79

【參考文獻(xiàn)】

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1 顧彥龍,彭家建,喬琨,楊宏洲,石峰,鄧友全;室溫離子液體及其在催化和有機(jī)合成中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2003年03期

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本文編號：711080