2023年开题报告.docx

S湖Q科挈位毕业论文开题报告题目：离子液体的合成及在有机物电化学分析中应用争论学院：化学化工学院专业：化学工程与工艺班级:化工0701学号:202306010126学生姓名：赵永彬 一一一a一(*«一一«0导师姓名：陈立 完成日期：2023年3月18日开题报告填写要求1 .开题报告含“文献综述作为毕业设计论文辩论委员会对学生辩论资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2 .开题报告内容必需用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式可从教务处网页上下载打印，制止打印在其它纸上后剪贴，完成后应准时交给指导教师签署意见。3 -“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写或打印在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇不包括辞典、手册1其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最终。4 .统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计论文说明书等资料装入文件袋中。毕业设计论文开题报告1.文献综述：结合毕业设计论文课题状况，依据所查阅的文献资料,人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。离子液体的合成及在有机物电化学分析中应用争论文献综述一、前言高子液体(Ionic1.iquids)就是完全由离子组成的液体，是低温(<I,C)下呈液态的盐，也称为低温熔融盐，它一般由有机阳离了和无机阴离了组成。因其熔点低、蒸气压小、电化学窗口大、酸性可调及良好的溶解度、粘度、密度等特点已经或正在电化学、有机合成、催化、分别等领域被广泛应用，并因其对环境友好吸引了工业的兴趣。20世纪90年月中期以来，随着绿色化学概念的提出，离子液体也受到全世界的广泛关注。底子液体UVuoniCiiqUidS)就是完全由离子组成的液体，是低温(<100C)下呈液态的盐,也称为低温熔融盐，它殷由仃机阳离了和无机阴离子组成。它是从传统的高温熔融盐演化而来的，但与一般的离子化合物(如NaC1.等)却有着格外不同的性质，最大的区分在于一般离子化合物只有在高温卜才能变成液态(如NaQ的熔点为8O4C),而离子液体在100C下均为液态，最低凝固点可达一96C阳.最初的离子液体主要用于电化学争论，近年来离子液体作为绿色溶剂用于有机及高分子合成受到重视应与传统的有机溶剂和电解质相比，离子液体具有一系列突出的优点a%(1)液态范围宽，从低于或接近室温到300C以上,有高的热稳定性和化学稳定性：(2)蒸气压格外小，不挥发，在使用、贮存中不会蒸发散失，可以循环使用，消退J'挥发性有机化合物(VC)Cs)环境污染问题：(3)电导率高，电化学窗口大，可作为很多物质电化学争论的电解液：(4)通过阴阳离子的设计可调整其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸.从理论上讲，有近亿种可能的离了液体，离子液体的多样性，加上各种特性的组合，使得设计大量性质与用途不同的功能材料与介质成为可能。二、离子液体的种类高子液体是由有机阳离子和无机或有机阴高子组成的盐，离子间的静电引力较弱，因而具有较小的晶格能，在常温卜.呈液态。按阴阳离子的不同排列组合方式，离子液体的种类有108种之多。H前通常以有机阳高子母体的不同将窗子液体主要分为四类间：烷基昧哇阳离子叫RKJm1.+、N-烷基取代哦咤阳离子IRpy卜、烷基季铁阳离了INRXH内卜、烷基季豌阳离子PR、%其中，二烷基味哩离子液体是最流行的高子液体，由于它易于合成且性质稳定。固然离子液体的种类并不仅局限于这些，其他代表性的离子液体还有脏类离子液体、镜盐离子液体、两性离子液体和手性离子液体等。阴离了主要可分成两类，类是单核阴离了，如BF门PF6-.NoNOrs0?'CH3COO,SbF6ZnC13SnC1.3二N(CF3SO2)2N(C2F5SO2)2N(FSO2)2,C(CF3SO2)3CF3CO2CF3SO3CH3SO3-等，这类阴离子是碱性的或中性的：另一类是多核阴离子，A12CI7,AI3CII0Au2CI7",Fe2CI7Sb2F1.1.Cu2C13Cu3CM-等，这类阴离子是由相应的酸制成的，一股对水和空气不稔定。由各种阳离子和阴离子的不同组合，可以得到一系列性质不同的离子液体。三、离子液体的合成方法较早合成的离子液体是由卤化烷基筱盐和卤化铝按确定比例混合而成，通过把握卤化铝的加星调整离子液体的酸碱性。此类离子液体的缺点是极易水解，需要在爽.空或怡性气氛下制备和处理，此外，微量质子和氧化物杂质的存在都会对在该类离子液体中的化学反响历程有打匏性的影响。为/抑制上述离子液体简洁水解和污染环境的特点，真正实现离子液体的工业应用，必需制备不含卤化体的纯的有机离子液体。但是通常的卤化烷基唯院和咪喋盐的熔点都在50C以上，还不是真正意义上的室温离子液体。为了进步降低离了液体的熔点，需要将面素阴离子替换为其他类型的阴掰子。自20世纪80年月后，围绕上述课题进展了大量争论，实行方法主要是用BF4、PF6、CF3SO3、(CF3SO2)N-、CF3COO、SbF6等阴离子取代卤素阴离子，在此根底上制备出多种水和空气稳定的型室温离子液体，熔点最低时可达一6()'。左右。目前离子液体的合成大体上有两种根本方法:一步合成法和两步合成法。1 .一步合成法就是直接通过酸碱中和反响或季钺化反响一步合成离子液体，操作经济简便，没有副产物，产品易纯化。I）中和法Hirao等报道用叔胺与酸反响生成离子液体的方法，称中和法。反响一步完成，因无副产物，产物提纯简洁，但季按离子上少I个烷基多1个氢。用这种方法已合成超过100种离子液体，如cimOTf熔点为8C,mim1.BF4熔点>J-5.9'C2）叔胺与酯反响BonhOte等"3报道用叔胺与酷反响生成李胺类离了液体的方法，限负离子为OTf的离子液体,如mim+ROTf=RmimOTf在I,1,1一三氯乙烷等溶剂中进展。3）Dupont等Z报道I楸制法，甲醛、甲胺、乙二旌、四辄硼酸、正丁基胺叔胺I罐反响制得离子液体混合物，其中bbimBF4占41%,bmimIBFj占50%,mmimBF4占9%。2 .两步合成法假设一步法难以得到目标离子液体，就必需使用两步合成法。首先先有叔胺类与卤代烷合成季铁的卤化物盐，然后再将卤负离子交换为目标阴离子。第一步：季筱的卤化物盐合成先由叔胺类与卤代烷合成季铁的卤化物盐”21,例如cmimBr的合成，mim+EtBr=emimBr,反响需有机溶剂、过量的卤代烷,加热回流数小时后，反响完华后要用旋转蒸发器除去弼余的有机溶剂和卤代烷。VannaRs1.w报道将这一步改在家用微波炉中进展，不用溶剂，反响物料用量为等摩尔，只要不到小时即可完成。其次步：尚子交换1）AICI3类离子液体A1CI3类离子交换只需将季筱的卤化物盐与A1C13按要求的摩尔比混合即可“为如emimC1.与A1.CI3混合为放热反响，应级慢分别将两种同体分批参与,以免过热。NamtX）Odiri等冈报道了CnmimA1.CI4（n=4、6、8）用微波加热制备的方法，只要几分钟即可，不用微波则要加热数小时（C原子数为4以上）。2）非A1.C1.3类离子液体为Ag盐法（AgY）、非Ag盐法（1.iY,HY）、离了交换树脂法（限水溶性的）等。应特别留意的是,在用目标阴离子（Y-）交换X-阴离子的过程中,必需尽可能地使反响进展完全，确保没行X阴离子府在目标离了液体中，由于成子液体的纯度对于此应川和物理化号:特性的表征至关重要，高纯修的二元离子液体的介成通常是在离了交换器中利用离子交换树脂通过阴离子交换来制备。离子液体合成方面的工作仍在进展，在确定程度上可以依据自己的需求来设计合成离子液体，转变阳离子、阴离子或它们之间的搭配，理论上可以形成成千上万种离子液体。四、离子液体在电化学中的应用由于尚子液体具有热超定性、不挥发、不燃烧、离子导电率高、电化学窗口宽等适于在电化学中应用的优点，作为电解液既可以起溶剂的作用，又可以起电解质的作用，因而在二次电池、光电池、双电层电容器、金属的电沉积以及电仃机合成等很多方面可得到应用。在20世纪80-90年月主要争论的是应用AIQ3型离子液体的二次电池，在1995年，武石和之和小浦延幸等人开发J'AWbPyKU-A1.CEPAn电池,PAn为导电聚合物苯胺的缩写，与其他导电聚合物相比，PAn有导电状态稳定的特性。该电池开路电压I.7V,放电容量可到达65mAhg,能量密度为85mWhg：在AHbPyJC1.AICBPAn电池电解液中添加紫，其放电容量:可到达80mAhg,充放电效率也有改善。而且该电极的正极用导电聚合物掺杂、脱掺杂的反响方式，在1.i电子二次电池中得到应用。2023年,小浦延幸等人用1.iC1.饱和离子液体emimC1.-AC13为电解液,进展1.i离子二次电池的开发争论，1.i离子二次电池正极活性物质1.iCoO2、1.iNiO2、1.iMn2O4、V2O5等在25C下1.iCI饱和的cmimCI-AIC13电解液中放400天，仅溶解0.1%（质量），说明对此电解液格外稳定：负极用C的层状化合物，利用1.i+在C层间的掺杂、脱掺杂反晌，充电更原时1.i进入C层间，放电时1.i转化成1.i+进入电解液,用离子液体cmimCI-AIQ3（酸性）为电解液时，参与SoeI2后，成功地观看到了1.i的析出和溶解反响。离子液体在色素增感太阳电池中也有重要应用。2023年，Wang等人I研制的色素增感太阳电池所用半导体为纳米晶TiO2,色素为N7O9色素（RU协作物），电解质为在离子液体ImPim1.1.中加10%的共聚物PVDF-HFP（聚偏氨乙烯一六辄丙烯）形成的离子液体高分子胶态电解质，性能较好，其光电转换效率与电解质为离子液体ImPimH的电池一样同年，KUbO等人研制使用离子液体胶态电解I币的侑宏域城太阳市油.所用半异体为纳米TiO2.侑宏为N719色.盆.用7种点子液体CnmimI5=39)分别作为电解质，参与10%(mo1.)的12,测7种不同电解质电池的性能，得出C6mimI是最好的：然后用有机溶剂电解液(OE)、凝胶化有机溶剂电解液(GOE).离子液体电解液(ME)、凝胶化离子液体电解液(GME)共四种电解质装配4种色素增感太阳电池，觉察前两种光电转换效率高，但耐久性差：经100oh耐久性(85C干热条件)试验，用OE和GoE的电池光电转换效率快速下降，用ME的电池光电转换效率有下降，用GME的电池光电转换效率不下降。Ishikawa等人18将离子液体应用丁双U电容器，并做J'比较性试验，他们以PVDF为凝胶化剂，PC为增塑剂，用两种离了液体N2221BF4及1N2222BF4制作凝胶电解质，以活性炭纤维布作电极，对所得的双电层电容器进展比较，用N222IBF4比用N2222BF4的有较低的电眼电解质界面电阻。日本的岩岸哲也等人还争论在离子液体IeminI1.Br-ZnBr2中进展Zn的电沉积,使用