【正文】 這使得目標(biāo)物分子更容易聚集形成膠束；同時(shí)在氣液界面上鏈狀疏水基團(tuán)采取比較豎直的排列，將更多的甲基 — CH3暴露在空氣一側(cè)，有效地降低表面張力。 C12mimBr 分子結(jié)構(gòu)具有兩親特性 。表 列出了 一些常用表面活性劑 的 cmc 和 γ cmc 數(shù)據(jù) 。平衡后 直接在表 /界面張力儀上，采用吊片法測定其表面張力，儀器自動(dòng)讀取數(shù)值。 20 30 40 50 60 70 800 .00 .20 .40 .60 .81 .01 .21 .41 .61 .8DSC(mW/mg)t( ℃ ) 圖 DSC 法測定 C12mimBr 的樣品融化曲線 由熔化曲線可知 DSC 法測出 C12mimBr 的樣品熔點(diǎn)為 ℃ 。通入氮?dú)?，待基線穩(wěn)定后，開始實(shí)驗(yàn)。本小節(jié)采用差示掃描量熱法來測定 C12mimBr 熔點(diǎn)。 表 C12mimBr 的紅外光譜數(shù)據(jù) Table Infrared spectroscopy data of the C12mimBr 吸收帶的波速（ cm1） 波帶的歸屬 3475 芳香仲胺的伸縮振動(dòng) 3072 芳香 CH 伸縮振動(dòng) 2918， 2852 脂肪族 CH 伸縮振動(dòng) 1631 芳香仲胺的彎曲振動(dòng) 1573， 1472 芳香骨架振動(dòng) 1385 MeCH 變形振動(dòng) 1176 芳香 CH 面內(nèi)變形振動(dòng) 721 碳數(shù)大于 4 的長鏈亞甲基的骨架振動(dòng)峰 一種表面活性離子液體的合成 19 產(chǎn)物物化性能測試 熔點(diǎn)的測定 評(píng)價(jià)離子液體特性的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)就是熔點(diǎn)。 這里取 N甲基咪唑?yàn)?。 確定最佳的 配料比 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將 N甲基咪唑和溴代正烴烷按 a： b 的摩爾比投入圓底燒瓶中，在 40℃條件下加熱攪拌 14 小時(shí)到 85℃ ，并在 85℃保溫 2 小時(shí) 。 這里取 N甲基咪唑 表 反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響 Table Effect of reaction temperature on yield 最終溫度 (℃ ) 理論產(chǎn)量（ g） 實(shí)際產(chǎn)量（ g） 產(chǎn)率 (%) 70℃ 75℃ 80℃ 85℃ 90℃ 由表 可見 ： 起初 產(chǎn)率隨溫度的上升而上升，在 90℃之后反應(yīng)顏色開始加深，反應(yīng)物以及反應(yīng)產(chǎn)物 開始發(fā)生分解，產(chǎn)率下降。 一種表面活性離子液體的合成 17 確定合成最佳溫度 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將 N甲基咪唑和溴代正烴烷按 1： 2 的摩爾比投入圓底燒瓶中，在 T℃ 條件下加熱攪拌 16 小時(shí) 。因此下列三點(diǎn)條件研究的理論產(chǎn)量同理可得。 這里取甲基咪唑 ， 1溴代十二烷 。（ 雙分子 親核取代反應(yīng) ） 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 本次反應(yīng)機(jī)理 ： (中間過渡態(tài) ) 2. 6 合成條件研究 反應(yīng)最佳時(shí)間 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將 N甲基咪唑和溴代正烴烷按 1： 2 的摩爾比投入圓底燒瓶中，在 75℃ 條件下加熱攪拌 X 小時(shí)。 如果新化學(xué)鍵的形成在先，而舊化學(xué)鍵的斷裂在后，那就要求兩個(gè)分子先結(jié)合，即化學(xué)鍵的形成必然與兩種反應(yīng)物（濃度）都有關(guān)系，這類親核取代反應(yīng)為 SN2 反應(yīng) 。 親核取代反應(yīng)，或稱親核性取代反應(yīng)，通常發(fā)生在帶有正電或部份正電荷的碳上，碳原子被帶有負(fù)電或部份負(fù)電的親核試劑進(jìn)攻而取代。 親核取代反應(yīng)是指有機(jī)分子中與碳相連的某原子或基團(tuán)被作為親核試劑的某原子或基團(tuán)取代的反應(yīng)。反應(yīng)所得到產(chǎn)品的提純方法為將粗產(chǎn)品用乙酸乙酯重結(jié)晶提純， 再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 除 去乙酸乙酯， 真空干燥，得到白色粉末狀固體。 2. 2 實(shí)驗(yàn) 試劑 表 實(shí)驗(yàn) 試劑 Table Reagents 試劑名 級(jí)別 備注 N甲基咪唑 CP 成都市科龍化工試劑廠 1溴代十二烷 CP 成都市科龍化工試劑廠 溴化鉀 AR 成都市科龍化工試劑廠 乙酸乙酯 AR 成都市科龍化工試劑廠 一種表面活性離子液體的合成 15 實(shí)驗(yàn)儀器 圓底燒瓶 ；鐵架臺(tái)； 恒溫水浴鍋， 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀； 磁力攪拌器 ；氮?dú)庋b置（氮?dú)馄浚?；真空干燥?；分析天平 FA1004 (上海 精科天平 )； 差示掃描量熱儀 （ DSC） ； 紅外光譜儀 （ 北京 瑞利分析儀器） 。鹵代 1烷基 3甲基咪唑類離子液體表面活性劑是眾多 1， 3二烷基取代咪唑類離子液體表面活性劑中較為常見的，而且制備方法相對來說較為簡單，可以用商品化的甲基咪唑與鹵代烴直接反應(yīng)制備相應(yīng)的鹵代 1烷基 3甲基咪唑，再通過陰離子交換得到含有不同陰離子的 離子液體表面活性劑；而陰離子交換這一步反應(yīng)可以不進(jìn)行，因?yàn)榈玫降闹虚g產(chǎn)物鹵代 1烷基 3甲基咪唑本身也是一種離子液體表面活性劑，完全具備離子液體與表面活性劑所具有的雙重特性。化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)離子液體表面活性劑在參與構(gòu)建分子有序組合體方面顯示了良 好的應(yīng)用前景，其必將在化學(xué)催化反應(yīng)、萃取分離和功能材料制備等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮出重要作用。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 引言 研究離子液體表面活性劑的制備及性能，一方面可以補(bǔ)充表面活性劑的種類，另一方面可以擴(kuò)大離子液體的應(yīng)用途徑。 基于此，本文以離子液體和表面活性劑混合體系的應(yīng)用研究為背景， 合成了具有表面活性的離子液體。設(shè)想若把離子液體和傳統(tǒng)的表面活性劑復(fù)配，那么復(fù)配體系勢必會(huì)兼具離子液體及傳統(tǒng)表面活性劑的雙重功效。 研究思路及意義 上已述及，離子液體具有很多優(yōu)異的性能且烷烴鏈較長的離子液體可以用作離子型表面活性劑，但離子液體的合成成本之高在 一 定程度上限制了它的使用。而且還是很難完全除去有色雜質(zhì)而得到無色的離子液體?；钚蕴炕蛑亟Y(jié)晶法脫色確實(shí)能使離子液體的顏色變淺。 有時(shí)也可以采用重結(jié)晶方法來純化離子液體。 Burrell等用 5倍體積的二氯甲烷稀釋離子液體，然后加入活性炭脫色，65℃下攪拌 24 h，冷卻至室溫，過濾，這樣通過一次處理仍然不能完全脫色，需要重復(fù)好幾次，而且處理的離子液體量也不能太多。即使是疏水性離子液體也是如此，因此離子液體在使用前需進(jìn)行真空干燥。有機(jī)溶一種表面活性離子液體的合成 13 劑和水是離子液體中最常見的雜質(zhì)，用減壓干燥的方法即可方便地除去離子液體中的有機(jī)溶劑，但離子液 體中的水并不像有機(jī)溶劑那么容易被除去。烷烴首先用濃 H2SO4 洗，直到酸相沒有顏色為止，然后用 NaHCO3，溶液和去離子水中和，最后對所要使用的烷烴進(jìn)行蒸餾。一般來講有兩種方法可以有助于得到無色的離子液體，第一種方法是對原料進(jìn)行特殊的前處理。所以選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度和時(shí)間對合成無色的離子液體是最關(guān)鍵的問題。 從合成離子液體所考察的單因素實(shí)驗(yàn)來看，溶劑的種類和溶劑的用量對反應(yīng)的產(chǎn)率影響不是很大，但反應(yīng)的溫度和時(shí)間對產(chǎn)率和產(chǎn)品的顏色 的 影響較大。 產(chǎn)物純化 在制備離 子液體時(shí)，如果離子液體中混入了雜質(zhì)，有可能會(huì)改變離子液體的物理、化學(xué)性質(zhì)。 EMIES 在實(shí)際應(yīng)用中也越來越引人關(guān)注。而 EMIES 的二元及多元混合物的研究也越來越廣泛。 Adela Fernandez 等人研究了溫度對 EMIEs 的體積和表面等性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高， EMIES 的密度、粘度、表面張力和表面過剩能都隨之降低。此外由于其諸多優(yōu)異的理化性質(zhì)以及在工業(yè)上巨大的應(yīng)用前景而引發(fā)許多人的關(guān)注和研究。 二烷基 咪唑 硫酸乙 酯 的研究進(jìn)展 2020 年 Holbrey 等人報(bào)道了 一 種新型有機(jī)離子液體 EMEIS，合成方法是將 1甲基 咪唑 與硫酸二乙 酯 均溶于甲苯溶液中，然后將二者進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)物不溶于溶劑甲苯而分層，從而最終得到產(chǎn)品。 Wang JianZhao 等人對 [EMIM]BF4與三氟乙醇二元體系的蒸汽壓進(jìn)行了研究，結(jié)果表明這種體系在吸收式制冷方面有很好的效果。在實(shí)際應(yīng)用中，含有 [EMIM]BF4的二元 或者三元體系 一 直以來都是眾多專家學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。作為較早合成出來的 一 類 咪唑 離子液體，[EMIM]BF4由于其具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)而得到了廣泛的研究。 此外， [EMIM]BF4的分子結(jié)構(gòu) 一 直是研究者關(guān)注的方向。 MingLan Ge 等人采用 NaBF4作為與烷基咪唑鹵化物反應(yīng)的原料合成 [emim]BF4，第 一 步合成出咪唑溴化物的步驟與前述合成方法相同，第二步則將第 一 步的中間產(chǎn)物與 NaBF4 在水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，通過析出副產(chǎn)物 NaBr 來使反應(yīng)正向進(jìn)行并最終合成出 [EMIM]BF。由于這種合成方法原料價(jià)格昂貴， Joan Fuller 等人采用 NH4BF4與烷基咪唑氯化物反應(yīng)合成 [EMIM]BF4，這種反應(yīng)通過不斷的從丙酮溶液中析出 NH4Cl而使整個(gè)反應(yīng)進(jìn)行。 咪唑類離子液體的研究進(jìn)展 二烷基咪唑四氟硼酸鹽 的研究進(jìn)展 由于咪唑類離子液體對水和空氣穩(wěn)定，又具有優(yōu)良的熱力學(xué)性質(zhì)，因此得到了最一種表面活性離子液體的合成 11 為廣泛的研究和應(yīng)用。鄭利強(qiáng)等考察了長鏈離子液體型表面活性劑溶液的基礎(chǔ)性質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的陽離子型表面活性劑相比，該 ILs 具有更好的表面活性，并通過吉布斯吸附公式計(jì)算得到幾種 ILs 在界面層的最大吸附量及最小分子吸附面積。離子液體中疏水側(cè)鏈與親水頭基的存在使其具有雙親特性，并且在 一 定的濃度下，能在其它溶劑中形成各種聚集體。 Koel 等還報(bào)道了 ILs 和超臨界流體 (SF)相配合在油頁巖處理中的應(yīng)用，這為油頁巖工藝提供了理想的環(huán)境友好的新途徑。 Cu+、 [Et3NH]AlCl4范洪富等研究了 Lewis 酸型 ILs[Et3NH]AlCl4 及在過渡金屬鹽存在下改性后的 ILs[Et3NH]AlCl4美國專利以 AlCl3型及烷基 吡啶 型 ILs 為例，考察了 Lewis 酸性離子液體在采油中可用于油水井酸化，研究表明 ： ILs 和水在地層中相遇并發(fā)生反應(yīng)，大部分酸將會(huì)到達(dá)地層較遠(yuǎn)的區(qū)域，起緩速酸化作用，并且環(huán)境友好。在 CO2 羰基合成研究中通常是 CO2 與環(huán)氧化物在 過渡金屬催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，但這種方法存在催化劑的溶解性差、對 空氣不穩(wěn)定、難以循環(huán)使用以及有機(jī)溶劑污染等不足 。 中國 科學(xué)院有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究了離子液體在電致發(fā)光電化學(xué)電池（ LEC）中的應(yīng)用。 Carlin 等人研究發(fā)現(xiàn)二茂鐵和四硫富瓦烯在 [emim]BF4 中能形成可逆程度很高的氧化還原對，是 一 種極為卓越的電化學(xué)合成溶劑。 Churat 等人在將 [emim][Tf2N]用作高聚物電極材料中，發(fā)現(xiàn)所制得的電極具有較好的導(dǎo)電性，較低的蒸汽壓和較寬的電化學(xué)窗口，是理想的電機(jī)材料。 電化學(xué)方面的應(yīng)用 ILs 是由陰、陽離子構(gòu)成的液態(tài)電解質(zhì)，與常用的水溶液相比，其可避免與 一 些金屬 (如 Li、 Na 等 )和水發(fā)生反應(yīng)，可以減輕自放電，且不用 像 熔融鹽 一 樣需要高溫，是電化學(xué)工作者較好的研究對象，可廣泛應(yīng)用于電池技術(shù)、電化學(xué)合成、電沉積、毛細(xì)管電泳、電拋光、雙電層電容器、傳感器、抗靜電劑、光電子器件、信息存貯、能源等領(lǐng)域。 ILs 作為反應(yīng)溶劑，為化學(xué)反應(yīng)提供了不同于傳統(tǒng)有機(jī)溶劑的環(huán)境，它可以改變反應(yīng)機(jī)理，使催化劑的活性和穩(wěn)定性更好、選擇性和轉(zhuǎn)化率更高。 一種表面活性離子液體的合成 9 在有機(jī)合成中的應(yīng)用 眾所周知，有機(jī)合成反應(yīng)中所使用的有機(jī)溶劑大都有易燃、易爆，易揮發(fā)的缺點(diǎn)，這就決定了其在使用過程中的不安全性和極易導(dǎo)致環(huán)境污染。Huddlestou 等研究了用與水不互溶的 1甲基 3丁基 咪唑 六氟磷酸鹽從水中萃取苯的衍生物 (如甲苯，苯胺