咪唑类离子液体聚合物的制备及其性能研究.pdf

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1、咪唑类离子液体聚合物的制备及其性能研究丁丽兵2015年1月中图分类号：O632.19UDC分类号：546咪唑类离子液体聚合物的制备及其性能研究作者姓名丁丽兵学院名称化工与环境学院指导教师黎汉生副教授答辩委员会主席矫庆泽教授申请学位级别工学硕士学科专业化学工程与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Studyonsynthesisandpropertiesofimidazolium-typeionicliquidpolymersCandidateName:LibingDingSchoolorDepartment:ChemicalEngineeri

2、ngandtheEnvironmentFacultyMentor:Asso.Prof.HanshengLiChair,ThesisCommittee:Prof.QingzeJiaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:ChemicalEngineeringandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中

3、除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要离子液体聚合物实现了离子液体的固载化，同时具有离子液体和高分子材料的优良性能，将提高聚合物的导电性、稳定性、催化性能等，且绿色环保，在电池、电容、催化等领域有着良好的应用前景。本文采用自由基聚合与离子交换法相结合的方法制备了一系列分子量的具有不同阴离子的咪唑类离子液体聚合物。采用红

4、外光谱分析（FT-IR）、核磁共振（NMR）、高效液相色谱-电喷雾质谱（ESI-MS）和热重-差示量热扫描热分析（TG-DTA）对产物的结构和稳定性进行了表征，考察了温度、引发剂用量等操作条件对产物分子量的影响，探讨了碱性离子液体聚合物的结构与催化性能之间的关系，以及基于离子液体聚合物碘化盐的不同体系的电解质的电化学特性。首先以端烯基-烷基咪唑类离子液体为单体，以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，通过自由基聚合得到了烷基咪唑类离子液体聚合物（P[VBPIm]Cl）。结果表明，P[VBPIm]Cl的分子量随聚合反应温度的增加先增加后减小，当温度达到70℃时，其分

5、子量最大。P[VBPIm]Cl的分子量随着引发剂用量的增大先急剧减小，然后缓慢降低，最后趋于某一水平值。[VBPIm]Cl具有较好的热稳定性，其热分解温度为245℃。然后通过离子交换法制备了含有不同碱性阴离子的碱性离子液体聚合物（BP[VBPIm]），并用于催化以苯甲醛和氰乙酸乙酯为底物的Knoevenagel缩合反应。研究表明，BP[VBPIm]具有良好的表面活性，且表面活性随分子量的增加而增大。P[VBPIm]Im的催化性能高于普通无机碱催化剂NaOH和与单体结构相似的离子液体，且提高催化剂用量可显著提高目标产物的产率。随着BP[VBPIm]分子量增大，其

6、催化性能降低。碱性阴离子种类对BP[VBPIm]的催化性能影响较大，随着碱性的增强，催化性能升高。溶剂种类对BP[VBPIm]的催化性能有显著的影响，在有机溶剂二甲基亚砜中，其催化性能最佳。另外，P[VBPIm]Im对系列芳香醛和活泼亚甲基化合物都有很好的催化效果，同时对于脂肪酮和活泼亚甲基化合物也具有良好的催化效果。P[VBPIm]Im在苯甲醛和丙二腈反应体系中有良好的回收性能，但是在苯甲醛和氰乙酸乙酯反应体系中，因催化剂在回收过程中部分失活导致催化性能明显降低。最后，通过离子交换法制备了离子液体聚合物碘化盐（P[VBPIm]I），并制I北京理工大学硕士学位

7、论文备了P[VBPIm]I基聚合物/离子液体复合电解质，应用于染料敏化太阳能电池。研究发现，P[VBPIm]I基聚合物/离子液体复合电解质基染料敏化太阳能电池的短路电流和光电转换效率随着P[VBPIm]I加入量的增加先升高然后快速降低，但都低于离子液体液态电解质的相应值。但P[VBPIm]I电解质基染料敏化太阳能电池具有优于离子液体液态电解质基染料敏化太阳能电池的稳定性能。关键词：离子液体聚合物；自由基聚合；离子交换；碱催化；表面活性；光电性能II北京理工大学硕士学位论文AbstractPolymerizedionicliquids(PILs)realisei

8、mmobilizationofthei