18625.季銨鹽類離子液體結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的理論模擬研究

1、分類號(hào)：密級(jí)：學(xué)校代碼：10414學(xué)號(hào)：2012160034碩士研究生學(xué)位論文碩士研究生學(xué)位論文季銨季銨鹽類離子液體結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的鹽類離子液體結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的理論模擬理論模擬研究研究StructuredynamicspropertiesofStructuredynamicspropertiesofquaternaryquaternaryammoniumsaltammoniumsaltionicliquidsfromtheionic

2、liquidsfromtheeticaleticalsimulationstudiessimulationstudies林豪林豪院所：化學(xué)化工學(xué)院導(dǎo)師姓名：楊振、陳祥樹學(xué)科專業(yè)：工程專業(yè)學(xué)位碩士（化學(xué)工程）研究方向：計(jì)算化學(xué)二○一五年六月I摘要近年來(lái)，離子液體因其獨(dú)特且可控的物理化學(xué)性質(zhì)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。一般來(lái)講，離子液體可分為質(zhì)子化和非質(zhì)子化兩類離子液體。其中，質(zhì)子化離子液體由于能形成與水的相似的三維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其在生物與醫(yī)學(xué)

3、領(lǐng)域存在著廣闊的應(yīng)用前景。盡管當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于質(zhì)子化離子液體研究及應(yīng)用取得了一定的進(jìn)展，但是相對(duì)滯后的基礎(chǔ)理論研究嚴(yán)重阻礙了實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步深入。更為重要的是，我們僅僅依靠實(shí)驗(yàn)研究難于建立質(zhì)子化離子液體微觀結(jié)構(gòu)與其宏觀性質(zhì)之間的聯(lián)系。理論計(jì)算化學(xué)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)前化學(xué)研究中主要方法之一，能夠有效地彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)研究獲取微觀信息的不足，能夠從分子水平上將體系的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)緊密聯(lián)系起來(lái)。在本文中，我們選取甲基硝酸銨（methyla

4、mmoniumnitrateMAN）和乙基硝酸銨（ethylammoniumnitrateEAN）兩種質(zhì)子化離子液體作為我們的研究對(duì)象。這兩種季銨鹽類離子液體是典型的質(zhì)子化離子液體，并且具有相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，有利于我們關(guān)注質(zhì)子化離子液體的性質(zhì)本身。本文采取了量子力學(xué)與分子力學(xué)相結(jié)合的理論模擬方法，系統(tǒng)地研究了：（1）MAN離子液體團(tuán)簇微結(jié)構(gòu)隨著團(tuán)簇尺寸的變化規(guī)律；（2）EAN離子液體的主體相的結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)以及氫鍵性質(zhì)。一方面，在MAN離子

5、液體團(tuán)簇的理論研究中，我們采用分子力學(xué)和量子力學(xué)相結(jié)合的兩次篩分方法，第一次成功獲得了MAN離子液體1~19離子對(duì)的低能量結(jié)構(gòu)，揭示了MAN離子液體團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。隨著團(tuán)簇尺寸的增加，我們依次觀測(cè)到“單個(gè)陰離子”、“兩個(gè)陰離子”、“三個(gè)陰離子”、“三個(gè)陰離子和單個(gè)陽(yáng)離子”以及“四個(gè)陰離子和單個(gè)陽(yáng)離子”為中心的籠狀結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)NO3–陰離子更容易進(jìn)入到團(tuán)簇體相中，而CH3NH3陽(yáng)離子由于CH3的憎劑性（solvophobi