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文献综述

***届

离子液体+ 溶剂二元体系电导率、表面

张力物性研究进展

学生姓名XXX

学号XXX

院系XXX

专业XXX

指导教师XXX

填写日期XXX

离子液体 + 溶剂二元体系电导率、表面

张力物性研究进展

摘要

离子液体作为一种新型的绿色溶剂，其物理化学性质的研究受到了普遍的关注,采用离子液体与各类溶剂形成二元体系研究究引起了全世界研究者的关注。针对离子液体二元体系常规理化性质的研究有利于了解离子液体的结构特性及新型离子液体的开发。离子液体二元体系的理化性质除受到温度和离子液体本身结构的影响外，还受到二元体系中溶剂极性和各组分含量等的影响。本文综述了离子液体的电导率、表面张力的研究进展。研究发现大部分离子液体的表面张力γ随温度升高而减小，同一种离子液体浓度越高,表面张力越小，表面张力随含水量的增加而增加；离子液体在相同温度下电导率随浓度的增加而增大，相同浓度下电导率随温度的升高而增大。

关键词：离子液体；电导率；表面张力

离子液体具有与传统有机溶剂截然不同的性质和特点，其化学稳定性好、溶解性好、熔点低、不易挥发、可传热、可流动、对环境污染少，可作为绿色溶剂用于化学反应和分离过程，近年来受到了人们的广泛关注和被广泛应用，例如精细化学品合成、高分子聚合物及有关合成、分离萃取、消除环境污染、太阳能电池和燃料电池等[1]。离子液体成为国内外研究的热点之一，目前已广泛应用于催化、材料和萃取分离[2-5]等领域由于离子液体所具备的这些优点，近年来离子液体越来越多地被作为一种可设计的功能型分子，即所谓的功能化离子液体(TSIL)。功能化离子液体是指在阳离子或阴离子上引入官能团的离子液体，但其与离子液体是一个不可分割的整体。由于功能化离子液体的核心离子与官能团影响着反应过程，与溶解于其中的溶质产生相互作用，导致最终过程优化的实现，更加符合实验和工业需求而受到重视。

本文结合国内外的研究情况，不仅对离子液体+溶剂二元体系表面张力实验测定工作进展做了归纳，还对电导率方面的研究做了相应的综述。

1.离子液体+溶剂二元体系表面张力

目前，关于离子液体表面张力的研究还十分有限，表面张力是表面化学中最

重要的基础数据之一，是描述界面状态最主要的物理量。一般说来, 离子液体的表面张力γ随温度升高而减小；同一种离子液体浓度越高，表面张力越小；表面张力随含水量的增加而增加。

Urszula Domańska等[6]合成了1-丁基-3-甲基硫氰酸盐([BMIM][SCN])，测得其表面张力46.62 mN·m-1与相同阳离子的离子液体[BMIM][BF4]、[BMIM][PF6] 、[BMIM][CF3SO3]和[BMIM][NTf2]的表面张力分别为43.82，43.21，34.83和32.79 mN·m-1比较可知[BMIM][SCN]表面张力最大，并将[BMIM][SCN]与醇(正丁醇，正戊醇，1 -己醇)组成二元混合测量从298.15K到328.15K时的表面张力。表明表面张力γ随着溶剂的增加而增加，且随着醇的链长度的增加略有增加。

张海波等[7]用表面张力的方法分别对C n MPnBr (n =10、12、14、16、18) 系列离子液体水溶液进行了研究。研究表明随着其浓度增加,各样品表面张力迅速降低，当浓度超过达到一定值时，表面张力不再发生明显变化，而达到一个平台，预示着溶液中开始形成聚集体，此时的浓度被称为临界聚集浓度(critical aggregation concentration, CAC)。对于C n MPnBr系列离子液体来说,他们都具有内酰胺组成的亲水部分和一个烷基链组成的疏水部分，是典型的两亲分子。两亲分子的一个重要特性就是能显著降低水溶液的表面张力。

杨许召等[8]研究了温度对烷基咪唑类离子液体型表面活性剂的表面张力的影响，表面张力随温度的升高而减小；此外还研究了水质量分数对表面张力的影响，研究表明，水质量分数很低时，离子液体型表面活性剂的表面张力随水质量分数的增加而降低，而当水质量分数达到一定的值后，离子液体型表面活性剂的表面张力又会随水质量分数的增加而逐渐升高，也就是说表面张力存在最小值，造成此种现象的原因可能是水的存在改变了离子间的相互作用力和内聚能，这还有待于作进一步的研究；另外，离子液体型表面活性剂的表面张力受结构的影响较大，阴离子相同时，表面张力随着阳离子取代基链长的增加而逐渐降低。阳离子相同时，表面张力随阴离子尺寸的增加而增加。

杨家振等[9]用最大气泡法测定了含有不同微量水的离子液体EMIBF4，在指定温度下，用测定的不同含水量的离子液体EMIBF4表面张力对含水作图，得到很好的直线，随含水量的增加离子液体EMIBF4表面张力升高。

房大维等[10]测定了离子液体[C4mim][Lact](1-丁基-3-甲基咪唑乳酸)在温度

范围308.15~343.15K的表面张力，测量了5个不同含水量的乳酸离子液体样品的表面张力，然后将指定温度的表面张力对含水量，都能得到一条很好的直线，从可知表面张力随含水量的增加而增加，随温度的增加而降低。

E. Rilo等[11]研究离子液体C

n MIM-BF

4

与水和乙醇二元体系表面张力表面，发

现表的表面张力均随n的增大而减小，且离子液体与水混合的表面张力和与乙醇的混合时完全不同，对于水体系当离子液体含量为0.2时表面张力有明显的降低，离子液体在水里的行为与表面活性剂有类似，而对于乙醇体系在离子液体含量近似为0.5时表面张力下降。

李吉广等[12]研究表明在等温条件下，阳离子取代基相同时，离子液体水溶液的表面张力的变化趋势为咪唑类< 异喹啉类,原因是异喹啉环的体积比咪唑环更大，因此正电荷的离域性更好，而且由于体积大，其在水溶液表面排列稀疏，导致表面张力较高。一个较好的表面活性剂在其浓度较低时就能达到吸附饱和状态即有最低的表面张力。在等温条件下，当离子液体阳离子的头部结构相同时，取代基为直链烷基时的水溶液的表面张力随着取代基碳链长度的增加而降低；而且碳链越长，表面张力下降速度越快。碳链较长时，疏水作用较强，且极性减弱，而空气是非极性的，故易于降低表面张力。

王双平等[13]研究4种离子液体[Bmim]Cl、[Omim]Cl 、[C12mim]Cl和[C16mim]Cl在不同浓度下的表面张力。结果显示在不同浓度下具有不同的表面张力，同一种离子液体浓度越高，表面张力越小；相对于不同的离子液体，随着随着离子液体的疏水碳链长度的增加，表面张力明显减小，即同浓度下[Bmim]Cl、[Omim]Cl 、[C12mim]Cl和[C16mim]Cl表面张力依次降低与Law等研究结果一致。

综上所述，离子液体的表面张力γ随温度升高而减小；同一种离子液体浓度越高，表面张力越小；表面张力随含水量的增加而增加；离子液体型表面活性剂的表面张力也受结构的影响，阴离子相同时，表面张力随着阳离子取代基链长的增加而逐渐降低。阳离子相同时，表面张力随阴离子尺寸的增加而增加。

2．离子液体的电导性

一般来说，在较宽的温度范围内离子液体的电导率与其粘度成反比，同时离子电导率还和温度有关，在低温范围内大致符合类阿伦尼乌斯关系。在不同溶剂