《纳米碳酸钙基础上研究离子液体在沉淀法制备纳米级碳酸钙的最佳条件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纳米碳酸钙基础上研究离子液体在沉淀法制备纳米级碳酸钙的最佳条件（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录摘 要1ABSTRACT2第一章 引言31.1 离子液体31.1.1 离子液体简介31.1.2 离子液体的组成及分类41.1.3 离子液体的研究与进展51.1.4 离子液体的应用51.2 离子液体在无机纳米材料合成中的应用81.2.1 多孔材料91.2.2 纳米微粒或中空球91.2.3 一维纳米材料101.2.4 其它101.3 纳米级碳酸钙的制备111.3.1 碳酸钙概述111.3.2 纳米级碳酸钙的传统制备方法111.4 本课题研究的目的、内容及意义14第二章 离子液体的合成152.1 引言152.2 实验主要试剂及仪器设备152.3 实验原理162.4 实验步骤162.4.1 离子液
2、体BmimCl的合成162.4.2离子液体BmimBF4的合成172.5 离子液体的红外表征结果17第三章 离子液体中合成纳米级碳酸钙203.1 引言203.2 实验部分203.2.1 试验药品及仪器203.2.2 实验过程213.3 结果与讨论22第四章 结论30参考文献31致 谢34摘 要离子液体，一种完全由离子组成熔点在100以下的液体。因为它的一些优良特性，现在正广泛的应用于化学合成、分离和电化学等。离子液体在合成纳米材料上的应用正成为一个新的研究热点，具有很大的研究潜力。本课题在传统微纳米级碳酸钙的制备工艺基础上，通过加入离子液体作为溶剂，进行了单因素实验，研究离子液体在沉淀法制备纳
3、米级碳酸钙工艺中的最佳条件。本论文中，首先合成出两种离子液体BmimBF4，BmimCl，然后以氯化钙为原料，以碳酸铵为沉淀剂，利用这两种离子液体来制备微纳米级碳酸钙。实验结果表明：当沉淀反应温度为55，选用离子液体BmimBF4（体积分数5%），原料CaCl2与沉淀剂(NH4)2CO3浓度均为0.30mol/L时制得的碳酸钙平均粒度最小。关键词：离子液体；纳米材料；氯化钙；碳酸铵；纳米级碳酸钙。ABSTRACTIonic liquid, a completely composed by ions in 100 below point liquid. Because some of its e
4、xcellent properties, is now widely used in chemical synthesis, separation and electrochemical etc. Ionic liquids in synthesizing nanometer material on the application is becoming a new hotspot, the research has great potential. This topic in traditional micro nanoscale calcium carbonate production b
5、asis, by joining ionic liquid, as solvent, the single factor experiment, the ionic liquids in precipitation preparation of nanometer level calcium carbonate optimum condition process. This thesis, first synthesis BmimBF4 out two different ionic liquid, BmimCl, then to calcium chloride as raw materia
6、ls, ammonium carbonate precipitation agent, for most of these two types of ionic liquids to micro/nano level calcium carbonate prepared. Experimental results show that the precipitation reaction temperature for 55 , choose ionic liquids BmimBF4 (5%), raw material volume fraction and precipitation ag
7、ent CaCl2 (NH4) 2CO3 concentration mol/L for 0.30 when the calcium carbonate average granularity of minimum. Keywords: ionic liquid. Nano materials; Calcium chloride; Ammonium carbonate; Nanoscale calcium carbonate. 第一章 引言1.1 离子液体1.1.1 离子液体简介离子液体即在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，又称为室温离子液体(room temperature io
8、nic liquid)、室温熔融盐(room temperatrue molten salts)、有机离子液体等1。离子液体与传统有机溶剂和电解质相比有一系列突出优点：1.对大多数的无机、有机以及高分子材料表现出良好的溶解能力；2.通常含有弱配合离子，所以具有高极化潜力而非配合能力；3.与一些有机溶剂不互溶，可以提供一个非水、极性可调的两相体系，憎水离子液体可以作为一个水的非共溶极性相使用；4.具有非挥发性特征，几乎没有蒸汽压，无色、无臭，因此它们可以用于高真空体系中，同时也可减少因挥发而产生的环境污染问题；5.在300范围内多数仍为液体，有利于动力学控制；6.表现出Bronsted，Lewi
9、s，Franklin酸以及超强酸酸性；7.具有较大的稳定温度范围，在低于200下热稳定，化学性稳定，电化学稳定，并且电位窗口也较宽；8.通过阴阳离子的设计可获得“需求特定”、“量体裁衣”的离子液体，既可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，也可调节酸度2。1.1.2 离子液体的组成及分类目前所研究的离子液体均是由阴阳离子共同组合而成的液体介质，其具体分类也一般按阴阳离子的不同而划分3,4。根据组成离子液体阳离子的不同具体可分为四类可见表1.1：表1.1 根据组成离子液体阳离子不同分类离子名称分子式实例烷基季铵离子NRxH4-x +烷基季磷离子PRxH4-x+烷基取代的咪唑离子RRmim+
10、1-丁基-3-甲基咪唑烷基取代的吡啶离子Rpy+溴化1-乙基吡啶根据阴离子的不同，离子液体可分为两类，见表1.2：表1.2 根据组成离子液体阴离子不同分类离子名称分子式实例卤化盐MXnAlCl3,AlBr3非卤化盐离子BF4-,PF6-,CF3SO3-,SbF6-1.1.3 离子液体的研究与进展离子液体的发现早在1914年，P.Walden就发现了硝酸乙基铵EtNH3NO3的熔点只有12，这成为世界上第一个离子液体。此后直到1948年才发现了包含氯铝酸盐的离子液体,但当时并没有对此做深入的研究,一直到20世纪70年代才第一次成功地制取了室温氯铝酸盐离子液体。在那时对离子液体的研究主要集中在电化
11、学方面。20世纪80年代早期氯铝酸盐离子液体作为极性溶剂开始被研究,从这时起,离子液体开始广为人知。80年代后期离子液体开始作为新的反应介质和有机反应的催化剂，成为了炙手可热的化学热点。涉及的领域也越来越宽,特别是近几年来随着人们环保意识的加强,对离子液体的研究日趋广泛,在发达国家离子液体已经开始进入工业化。相比而言我国对离子液体的研究直到90年代后期才开始,特别是2000年以后,对于离子液体的研究不断加快步伐,并取得了良好的进展5。1.1.4 离子液体的应用由于离子液体的一系列优点，它被认为与超临界CO2，和双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景6。1.离子液体在化学反应中的应用在有
12、机合成中,以离子液体作为反应的溶剂,首先为化学反应提供了不同于传统分子溶剂的环境,它可以改变反应的机理,使催化剂的活性、稳定性更好,选择性、转化率更高。其次离子液体种类多,选择性强,将催化剂溶于离子液体中,与离子液体一起循环利用；再者因离子液体无蒸汽压,液相温度范围宽,使得分离易于进行。近年来,离子液体在有机合成中的应用研究日益受到人们的重视7。2.离子液体在催化反应中的应用Zhang等讨论了离子液体在燃料油中进行氧化脱硫的应用8,他们以离子液体emimBF4和bmimPF6代替传统溶剂来萃取燃料油中的含硫化合物,同时在离子液体中进行化学氧化以达到脱硫的目的。这种将溶剂萃取和化学氧化两个除硫步
13、骤“一锅法”进行的方法,提高了脱硫效率,还避免了使用有机溶剂所造成的污染及安全问题。邓友全等人9还将离子液体应用于清洁汽油的生产。他们以氯铝酸离子液体为催化剂,在温和的反应条件下,通过催化烷基化和异构化较好地降低汽油中烯烃和苯的含量利用非酸性的离子液体作催化合成了汽油添加剂甲基叔丁基醚。这些都为清洁汽油的生产开辟了一条新的途径。3.离子液体在分离过程中的应用分离提纯回收产物一直是合成化学的难题。用水提取分离只适用于亲水产物,蒸馏技术也不适宜用于挥发性差的产物,使用有机溶剂又会引起交叉污染。离子液体具有其独特的理化性能,非常适合作为分离提纯的溶剂。尤其是在液-液提取分离上,离子液体能溶解某些有机
14、化合物、无机化合物和有机金属化合物,而同大量的有机溶剂不混溶,其本身非常适合作为新的液-液提取的介质。研究发现,非挥发性有机物可用超临界CO2从离子液体中提取,CO2溶在液体里促进提取,而离子液体并不溶解在CO2中,因此可以回收纯净的产品。最近研究发现离子液体还可用于生物技术中的分离提取,如从发酵液中回收丁醇,蒸馏、全蒸发等方法都不经济,而离子液体因其不挥发性以及与水的不混溶性非常适合于从发酵液中回收丁醇4。英国科学家已找到将核废料溶解于离子液体中的方法,在离子液体中加入氧化剂,可以使铀由U4+转变为U6+,使钚由Pu4+转变为Pu6+而溶解。他们认为用离子液体取代传统的溶剂如水、煤油和磷酸三
15、丁酯的混合溶剂有可能改善现有的核燃料加工系统10。4.离子液体在萃取中的应用萃取过程可以用来从原料液中提取回收有用组分或去除有害组分,以达到综合利用资源、消除污染的目的。传统的萃取溶剂均为分子型溶剂而离子液体则为由阴离子和阳离子组成的液体它可与水或有机溶剂形成两相,根据溶质在两相中的不同分配系数达到萃取的目的。离子液体主要应用在有机物如生物制品、芳烃的分离及油品的脱硫脱氮等过程中,也可用于无机金属离子的萃取过程中。当然使用离子液体进行萃取研究还处于初级阶段。由于离子液体的可设计性,可以使之适应不同的体系,这一点对于分离过程是极其有利的。同时由于离子液体的低挥发性、低溶解性,可以实现将经济因素和环境因素结合于一体而实现真正意义上的可持续发展11。5.离子液体在功能材料方面的应用刘维民等人12制备了多种咪唑类离子液体作为润滑剂,他们发现烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体对钢/钢、钢/铝、钢/铜、钢/单晶硅、钢/陶瓷以及陶瓷/陶瓷等体系具有良好的减阻抗磨和高承载能力,是一种极具发展前途的多功能润滑材料。石油基润滑剂通常难以满足低倾点、高黏度指数、
