基于POM,SAXS和Raman研究降温速率对[C12mim][BF4]熔体结晶过程及产物的影响

摘要：

当前,高昂的生产和使用成本限制了离子液体规模化应用,如何回收再利用离子液体受到极大关注.离子液体结晶过程对研发新型回收技术至关重要,而降温速率对结晶过程有重要影响.基于此,以1-+二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([C12mim][BF4])为研究对象,在60～0℃范围内对其进行快速(30℃·min-1)和慢速(1℃·min-1)降温,采用偏光(POM)、小角X射线散射(SAXS)和拉曼(Raman)等技术研究了该离子液体在降温过程中的相态转变和结构变化,揭示了降温速率对其熔体结晶过程及产物影响规律.POM研究表明:在快速降温过程中,[C12mim][BF4]经历了"液态-液晶态-晶态Ⅰ"转变,得到了晶粒数量少但尺寸较大的"球状"晶体;在慢速降温过程中,[C12 mim][BF4]经历了"液态-液晶态-晶态Ⅱ"转变,得到了晶粒数量多但尺寸较小的"针状"晶体.SAXS研究表明:[C12mim][BF4]存在两种晶体结构,分别为"正交双层相"和"三斜双层相",且同时出现在"晶态Ⅰ"中,而在"晶态Ⅱ"中只有"三斜双层相"一种晶体结构.由此可知,"晶态Ⅰ"是混合相晶体,而"晶态Ⅱ"是单一相晶体.此外,由Raman结果可知:"正交双层相"和"三斜双层相"中[C12mim]+构象存在较大差异,分别为"G构象"和"A构象".综上所述,快速降温时,[C12mim][BF4]经历了"液态-液晶态-晶态Ⅰ"转变过程,得到了由"正交双层相"和"三斜双层相"组成的混合相晶体,该晶体同时含有[C12mim]+的"G构象"和"A构象".慢速降温时,[C12 mim][BF4]经历了"液态-液晶态-晶态Ⅱ"转变过程,得到了由"三斜双层相"组成的单一相晶体,该晶体只含有[C12mim]+的"A构象".因此,降温速率对[C12mim][BF4]熔体结晶过程及产物具有重要影响.该研究结果为[C12 mim][BF4]回收技术开发提供了重要实验数据,同时对研究其他同类型离子液体的相态转变和结构变化具有指导意义.

关键词：离子液体、结晶、晶体结构、构象

所属期刊栏目：43

分类号：O469(真空电子学（电子物理学）)

资助基金：河南省科技攻关项目;河南省科技攻关项目;河南省科技攻关项目;河南省科技攻关项目;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-04-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：801-805