稀散金属离子液体研究

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1、第30卷专辑V01．30sp∞．18sue稀有金属CHINESEJOURNALOFRAREMETALS2006年8月Aug．2006稀散金属离子液体研究许维国，关伟，佟静，张庆国，房大维，杨家振’(辽宁大学化学院稀散元素研究所，辽宁沈阳110036)摘要：在干燥的氩气氛中用高纯无水三氯化镓(或三氯化铟)与氯化二甲基嘧唑(或氯化烷基砒啶)合成了一系列无色透晴的稀散金属离子液体，用DSC、Raman光谱和相图等方法对其进行表征，并量子化学从头算对其结构进行优化．结果表明这些离子液体『lg负离子分别是each‘和

2、InCh’。测定了不同温度下稀散金属离子液体的密度和表面张力。用Classer理论讨论了这些离子液体的标准熵、表面能和晶格能，晶格能很小是离子液体在室温下呈液态的重要原因。利用恒温环境溶解反应热量计，测定了稀散金属离子液体在水中的藩解热．进而估算r合成这些离子液体的反应热。用空隙模型计算了这些离子液体的热膨胀系数，与实验值比较在数量级上一致。关键词：稀散金属；离子液体；密度；表面张力；溶解热中图分类号：0642文献标识码：A文章编号：0258—7076(2006】一0102—05离子液体是完全由一种正离子和

3、一种负离子组成，在室温(低于100℃)下呈液态的一类物质。离子液体有许多优良的物理化学性质：高电导率、高温下仍只有很低的蒸汽压、高电化学稳定性(宽阔的电化学窗I=_I)、对有机物和无机物的高溶解性、高热稳定性和阻燃性，可调节的酸碱性等，是理想的无污染的绿色溶剂和许多化学反应的催化剂。它作为一种新型反应介质和功能材料受到产业界和学术界的高度重视“。J。目前已成为多学科交叉的、最活跃的前沿研究领域。稀散金属及其化合物是国民经济和国防建设的许多高新技术的支撑材料。我国稀散金属贮量在世界上占第一位，也是稀散金属生产

4、大国“]，我们抓住了离子液体发展的契机，提出了稀散金属离子液体概念和离子液体新理论——空隙模型。这个新理论的指导下，系统研究了稀散金属离子液体的物理化学性质，为稀散元素化学提供了基础数据，为稀散金属材料的研究开辟了新领域。1稀散金属离子液体合成及其表征在干燥氩气手套箱内，在搅拌下直接以不同比例将高纯的三氯化镓或三氯化铟与氯化二烷基嘧唑或氯化烷基吡啶混合，合成了一系列无色透明的含稀散金属镓和铟的离子液体。测定了这些离子液体体系不同组成的DSC谱图，在DSC谱图中的每一个吸热峰都对应体系的一种相变化，根据DSC

5、数据可以绘制出这些离子液体体系的相图。为了验证相图中的稳定或不稳定的化合物，测定了这些离子液体体系不同组成的Raman光谱，利用基集为3．21G+的Hal-tree．Fock量化从头算优化了这些体系的结构并计算了Raman频率。Raman光谱和汁算结果表明，InCh一和OaCh一分别是上述离子液体体系中稳定的、主要的负离子口。]。2稀散金属离子液体的体积性质在干燥氩气手套箱中，将盛有稀散金属离子液体并安装了温度计的带夹套的测量瓶放在磁力搅拌器上，测量瓶的温度用重庆万达公司生产的恒温浴槽控制，控温精度为±0．

6、1K。用韦氏密度天平，在278．15—343．15K范围内，间隔5K测量了离子液体散金属离子液体的密度0(g·cm4)。强力搅拌40min后开始每隔15min测量一次密度．达到热平衡后，连续3次测量之偏差不超过±0．0001。韦氏密度天平须事先在相同的温度范围内用水校准。测量结果列入表l中”“⋯。将实验得到的hap对(T一298．15)作线性拟·通讯联系人(E-malhj删出u@y曲oo．eom．e11．)收稿日期：2006—05—10：修订日期：2606—07—13基金项目：国家自然科学基金(204730

7、36)和辽宁省教育厅科研基金(2004066c)资助项目作者简介：许维国(1977一)，男。辽宁营日人，顼士，讲师；研究方向：稀散金属离子液体专辑许维国等稀散金属离子液体研究103表l稀散金属离子液体密度o／Ig·m。)Table1Valuesotdensltyforionicnquitlbased∞scat-ter饯lmetal吖K2781528815蠲1530815318．15328．15338．15D皿吼1．63921．6282161741．60651．5956瑚Ⅲ岫1．蹦1．56661．55571．

8、54531．53551．锄1．51舒I'MIInCl4I_52961．52f101．51081．50101．4914148271．4737伽G札1．4瑚1．4745l46711．税1．45821．4413BMIC．aCl4l43471．4261l，4174l栅l_400513928l3845PⅧG皿139161．粥51．3756l3仍1．3597135211．3443合，都能得到一条很好的直线，其经验方程为：ln