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液-液混合体系按其互溶程度通常可以是单相、双相或多相共存体系,并且随着体系的组份,混合物的组成,温度和压力的变化其化学结构也会随之改变。不同体系相行为的研究在理论和实际应用方面具有重要意义,因此该方面的研究备受关注。但是近年来,液-液相平衡的研究主要集中在考察相分离组成的组份,温度和压力等性质。然而关于液-液混合溶液接近相界面时,溶液内部微观结构的变化是不清楚的。本文针对液-液混合溶液接近相界面时,溶液内部纳米微区的形成开展了如下研究: (一)液液部分互溶体系相界面处形成的纳米微区研究 目前,关于液-液部分互溶混合体系接近相界面的溶液内部的微观结构是否存在突变这一问题还不清楚。离子液体因其结构的可设计性,使其在材料合成方面有着很好的应用前景。由于离子液体自身结构中存在极性和非极性部分,可以形成聚集体,进而可直接作为模板被用于材料合成。尤其是离子液体的长链可以在溶液中组装或者可以作为表面活性剂来形成预期的结构,如胶束、囊泡、乳状液和凝胶,离子液体是合成不同形态材料的常用模板。 在本报告第二章中,分别选取了25℃时1-乙基-3-甲基四氟硼酸盐(EmimBF4)/乙醇,1-己基-3-甲基六氟磷酸盐(HmimBF4)/水,1-丁基-3-甲基六氟磷酸盐(BmimPF6)/乙醇和环己醇/水四个部分互溶体系,对四个液-液部分互溶混合体系展开了系列研究工作。同时,利用含有离子液体的混合体系作为软模板,成功合成了介孔沸石-咪唑框架(ZIFs),TiO2和聚丙烯酰胺(PAMs)三种多孔材料。得到如下结论: 1.在单相区,液-液二元部分混合体系的组成越接近相分离点时,溶液内部的微观结构变化越显著。当溶液的组份接近相分离点时,溶液中纳米微区的尺寸会突然增大。这一发现说明了研究溶液接近相界面时的微观结构是很有意义的。 2.这个工作提供了一种不需要特殊设计分子模板即可在溶液中合成多孔材料的简单方法。 (二)液液部分互溶体系相界面处形成的纳米微区研究Ⅱ 近年来,关于多组分体系相行为的报道主要集中在研究其化学结构随混合组份组成,温度和压力等方面的变化情况。目前,关于含有离子液体的液-液混合体系的研究主要集中在利用混合溶液和溶液中形成的微区作为溶剂和软模板,合成不同的多孔材料,并通过改变溶液的组成来调控多孔材料的孔尺寸。不含离子液体的液-液烃类混合体系当前研究的主要方向是对该类进行实验数据测定、理论相关性的考察及预测,并以数据为基础建立实验模型及应用于萃取分离实验。但是,关于液-液烃类混合体系内部微观结构的研究报道却很少. 在上一章研究的基础上,本章选取了四组由不同烃类构成的液-液三元部分互溶混合体系作为研究对象,分别是正己烷/乙醇/水、环己烷/乙醇/水、正辛烷/乙醇/水和正庚烷/乙醇/水,并得到如下结论: 通过对以上四种烃类混合体系微观结构的研究,并综合上一章的实验结果,发现,在液体混合溶液的单相区中存在纳米微区,并且当溶液的组成接近相分离点时,微区的尺寸会突然增大,并且这一物理化学现象是普遍存在的。