上个世纪末至今,离子液体由于具有优良的特性而得到了研究人员的广泛关注,并在各个领域得到了很多的应用尝试,被普遍认为是一类“绿色溶剂”,具有替代传统挥发性有机溶剂的潜力。离子液体最吸引人的特点之一是可以对它的结构进行调整,通过对阳离子的结构进行修饰或选择不同类型的阴离子,来改善其某些方面的性质,以适用于特定的应用。咪唑由于成本低廉,且易于对环中氮原子上烷基侧链的长度、数量和官能团进行化学修饰,而被广泛用作离子液体的阳离子部分。在众多类型的阴离子中,二氰胺阴离子具有低对称性和高电荷离域性的优点,以其为组成部分的离子液体通常具有理想的熔点、动态粘度和导电性。此外,在离子液体的阳离子中加入柔性取代基,如烯丙基,不仅可以提高离子液体的流动性和导电性,还能改善了离子液体的其他性能。在实际情况中,离子液体也常与一些有机溶剂搭配使用来调整系统的性质,减少应用成本,从而扩大应用范围。早期的大多数研究主要集中于离子液体的合成和作为反应介质使用,但随着后续对离子液体应用的不断开发,人们对其物化性质的兴趣越来越大,如从密度、粘度、电导率和折光率等基础性质开始,计算相关参数和能量来推测体系中存在的各类相互作用,这对离子液体的研究设计和应用开发具有重要意义。综上,本文合成了两种烯丙基功能化离子液体1-烯丙基-3-乙基咪唑二氰胺盐[AEim][DCA]和1-烯丙基-3-乙基咪唑四氟硼酸盐[AEim][BF4],并分别与水、甲醇制备成稀溶液,通过实验和计算,探索了稀溶液的物化性质,本文详细内容如下:1.通过两步反应,以1-乙基咪唑、3-溴-1-丙烯和二氰胺钠或四氟硼酸钠为原料合成了烯丙基功能化离子液体[AEim][DCA]和[AEim][BF4],并通过~1H NMR、13C NMR对得到产物的结构进行了表征,确定所得产物的结构符合目标离子液体的结构。另外,通过卡尔费休水分仪对干燥后产物的含水量进行了分析,结果表明产物纯度在99%以上。2.本文合成的[AEim][DCA]和[AEim][BF4]为两种水溶性离子液体,因此采用标准加入法来消除干燥后残留的微量水分对实验带来的影响。在大气压下,288.15 K～313.15 K的温度范围内测定了具有不同含水量离子液体[AEim][DCA]和[AEim][BF4]的密度ρ、粘度η、电导率σ以及折光率n D值,并将它们对含水量进行线性拟合,外推出在研究温度范围内[AEim][DCA]和[AEim][BF4]在含水量为0 ppm时的ρ、η、σ以及n D值。在此基础上,对两种纯离子液体的ρ、η、σ以及n D值进行了比较和讨论。3.根据重量法,将离子液体[AEim][DCA]和[AEim][BF4]分别与水、甲醇制备成稀溶液,离子液体的质量摩尔浓度m1范围为0.1000～1.0000 mol·kg-1。在288.15 K～313.15 K和大气压下,测定了纯溶剂和稀溶液的ρ、η、σ以及n D值,查找了相应的文献值对测得的纯溶剂值进行了比较,结果表明本文测定ρ、η以及n D值所采用的仪器和方法是可靠的。4.在测得稀溶液ρ数据的基础上,算得了各体系不同温度下的过量摩尔体积VE,并利用Redlich-Kister多项式方程对VE和离子液体的摩尔分数x1进行了多项式拟合。对不同体系VE数值的正负及变化趋势进行了比较,考察了温度和离子液体含量对它们的影响,在此基础上对各体系中相同和不同分子间相互作力及分子填充效率进行了讨论。结果表明,在离子液体水体系中不同分子之间的相互作用弱于相同分子之间的相互作用,而在离子液体甲醇体系中可能存在不同分子间氢键,以及因溶质与溶剂分子体积差异较大而造成的有效填充。5.在η数据的基础上,通过Jones-Dole经验方程计算得到了四种稀溶液中离子液体的粘度B系数,在此基础上讨论了离子液体对水、甲醇溶剂结构的影响。结果表明,在本实验研究的四种离子液体稀溶液中均存在溶质分子与溶剂分子之间的相互作用,并且离子液体与甲醇分子的相互作用力要大于离子液体与水分子的,这一结果与通过VE得到的结果相互印证。将Eyring过渡态理论和相对粘度ηr的概念引入到稀溶液的粘度值中,尝试计算了各稀溶液不同条件下的超额粘滞流动的活化Gibbs自由能ΔG≠E,并通过Redlich-Kister多项式方程对其与x1进行了多项式拟合关联,拟合效果较好。根据ΔG≠E分析了体系中的相互作用力,得到的结果与粘度B系数的相同,表明得到的ΔG≠E是合理的。此外,还根据ΔG≠E与温度的关系计算了超额粘滞流动活化焓和熵,结果表明ΔG≠E主要来自于焓的贡献。6.在σ数据的基础上,计算得到了摩尔电导率Λm,并通过Onsager方程拟合Λm与离子液体的浓度得到了极限摩尔电导率Λ0。四种离子液体稀溶液的Λm随溶质含量的增加而降低,随温度升高而增加,并且Λ0同样随温度升高而增加。这说明在本文研究的稀溶液中,尽管离子液体的阴阳离子被水和甲醇分子所溶剂化,离子间相互作用被削弱,但并未被完全破坏,并且它的强度随着溶液单位体积中溶质数量的增加而变强,可能导致阴阳离子之间产生离子缔合、松弛和电泳效应。此外,通过Walden规则讨论了体系的粘度与电导率,结果表明本文所研究离子液体对原有溶剂体系的结构破坏特性。7.在n D数据的基础上,计算得到了摩尔折光率RD,并对体系中的色散力进行了讨论。结果表明,在较高的温度下,本文研究的两种离子液体与水、甲醇溶剂之间存在一定程度的色散力。此外,对于同一种的离子液体,它与甲醇溶剂分子之间的色散力要大于与水溶剂分子的。