咪唑類功能化離子液體的量子化學計算及其合成與應用.pdf

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1、分類號O69學號151040200密級全日制學術型碩士學位論文題目咪唑類功能化離子液體的量子化學計算及其合成與應用作者姓名曹繼鵬導師姓名、職稱王文珍教授學科(專業(yè))名稱應用化學提交論文日期2018年6月14日學位論文創(chuàng)新性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內容以外，論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果；也不包含為獲得西安石油大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。申請學位論文與資料若有不實之處，本人承擔一切

2、相關責任。論文作者簽名：____________日期：____________學位論文使用授權的說明本人完全了解西安石油大學有關保留和使用學位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產權單位屬西安石油大學。學校享有以任何方法發(fā)表、復制、公開閱覽、借閱以及申請專利等權利。本人離校后發(fā)表或使用學位論文或與該論文直接相關的學術論文或成果時，署名單位仍然為西安石油大學。論文作者簽名：__________日期：__________導師簽名：__________日期：__________·注：如本論文涉密，請在使用授權的說明中指出（含解密年限等）。I中文摘要論文題目：咪唑類功能化離子液體的

3、量子化學計算及其合成與應用專業(yè)：應用化學碩士生：曹繼鵬(簽名)導師：王文珍(簽名)摘要溫室效應是全球關注的環(huán)境問題之一，科學家們一直致力于CO2的組合轉化技術研究。將CO2轉化成具有工業(yè)應用價值的化工產品，不僅能減少其作為溫室氣體對環(huán)境造成的影響，而且極大地降低了傳統(tǒng)化工產業(yè)對化石能源的依賴，有望進一步拓展清潔的、可再生利用的綠色能源。CO2催化轉化為環(huán)碳酸酯是一類原子利用率100%的綠色原子經濟反應，且逐漸成為CO2資源化的有效途徑之一，在生成高附加值環(huán)碳酸酯的同時亦為CO2的減排與利用提供了新思路。本文首先通過Gaussian09W量子化學軟件優(yōu)化了咪唑類離子液體的結構，計算了其作為催

4、化劑參與CO2轉化反應的自由能變化過程。在此基礎上，合成了結構新穎的咪唑類功能化離子液體并考察了其對CO2的催化轉化反應的影響因素。主要有以下三個部分：（1）采用Gaussian09W優(yōu)化了[C3(mim)2]Br2、[OH-C2mim]Br、[OH-C3mim]Br和[OH-C3(mim)2]Br2的結構，考察了自然布局電荷分布（NPA）、自然鍵軌道（NBO）二階穩(wěn)定化能（E(2)）的大小及其軌道間的交互作用和分子表面靜電勢（ESP），計算了-其催化CO2和環(huán)氧丙烷環(huán)化反應過程中的自由能變化。理論計算表明：Br和氫鍵協(xié)同進攻環(huán)氧丙烷開環(huán)是決速步；而采用[OH-C2mim]Br和[OH-C

5、3mim]Br作為催化劑時，前者的催化效果比后者更好（[OH-C2mim]Br催化CO2和環(huán)氧丙烷環(huán)化反應的自由能比[OH-C3mim]Br低約3.6KJ/mol）。（2）在（1）的基礎上，以1-甲基咪唑為主要原料，通過加熱回流法合成了六類功能化的咪唑類離子液體，分別如下：1,1'-(1,3-三亞甲基)雙-3-甲基咪唑二溴鹽([C3(mim)2]Br2)、1-(2-羥乙基)-3-甲基咪唑溴化鹽([OH-C2mim]Br)、1-(3-羥丙基)-3-甲基咪唑溴化鹽([OH-C3mim]Br)、1,1'-(2-羥丙基)雙-3-甲基咪唑二溴鹽([OH-C3(mim)2]Br2)、1-(2-胺乙基)

6、-3-甲基咪唑溴化鹽([NH2-C2mim]Br)和1-(3-胺丙基)-3-甲基咪唑溴化鹽([NH2-C3mim]Br)。（3）利用元素分析、紅外光譜、紫外光譜、核磁共振氫譜等方法對所制備的離子液體進行初步表征，并將其用于催化CO2和環(huán)氧丙烷合成環(huán)碳酸丙烯酯。實驗結果表明所制備的離子液體均具備一定的催化性能，其中[OH-C2mim]Br催化CO2的效果最佳。進一步考察了壓力、時間以及溫度對[OH-C2mim]Br催化性能的影響，獲得了最佳的催化反應條件（反應壓力為2.0MPa，時間為60min，溫度為115℃，碳酸丙烯酯的催化收率~72%）。該實驗結果與計算數(shù)據(jù)一致。關鍵詞：離子液體碳酸丙

7、烯酯反應機理自由能論文類型：基礎研究II英文摘要Subject：QuantumChemicalCalculationofImidazoleFunctionalizedIonicLiquidsandTheirSynthesisandApplicationSpeciality：AppliedChemistryName：Ji-PengCao(signature)Instructor：Wen-ZhenWang(signature