功能化离子液体的合成及对CO2的吸收应用的任务书.docx

功能化离子液体的合成及对CO2的吸收应用的任务书
任务书
1.背景
二氧化碳（CO2）的排放是当前全球面临的主要环境问题之一，这也是全球关注的焦点。由于化石燃料的大量使用，每年有数十亿吨的CO2排放到大气中，导致气候变化和环境污染加剧。近年来，越来越多的研究关注CO2的捕获和利用，目的是将其转化为有用的材料，以减轻地球上的气候变化问题。
离子液体（ILs）是一种无机离子或有机阳离子与无机阴离子或有机基团形成的气态质子导电溶液。由于其可定制的分子结构、可调节的物化性质和高稳定性等特性，已经被广泛应用于催化、分离和储能等领域。此外，一些功能化离子液体可能具有萃取和可逆吸附气体（如CO2）的能力。这些ILs可能是吸附剂或催化剂，将CO2转化为高价值化学品，如烷基碘、酰胺和碳酸盐等。因此，功能化离子液体的研究和开发，对于缓解CO2排放和达到环境和经济可持续发展，具有积极的现实意义和重要的应用前景。
2.研究任务
本次研究的重点是合成功能化离子液体，并对它们的CO2吸收应用进行实验研究。
任务一：合成具有氨基或羧基官能团的离子液体。
应用离子交换反应、酰化反应、酰胺化反应、亚胺化反应或季铵化反应等方法，合成具有不同氨基或羧基官能团的离子液体。通过表征分析（例如FT-IR，NMR，热重分析等），确认合成的离子液体的物化性质和结构。
任务二：研究离子液体对CO2的吸附性能。
采用气体吸附仪或热重分析仪等实验方法，研究不同条件下具有不同氨基或羧基官能团的离子液体对CO2的吸附性能。分析吸附环境气压、温度、离子液体浓度或酸-碱性等因素对离子液体吸附性能的影响。
任务三：研究CO2的转化与利用。
对于能够吸附CO2的离子液体，采用不同的方法将其转化为能够利用的高附加值化学品。此外，还可以采用离子液体催化剂，将CO2转化为有机化合物或其他有用物质。通过对转化产物的分析鉴定，评估离子液体的转化效率和选择性。
3.研究方法和计划
本次研究采用实验室合成、物理化学性质测试和化学分析等方法，以实验测试为主，理论分析为辅助。研究时间约为1年。
第1-3个月：排查文献资料，设计研究方案。
第4-6个月：合成并表征氨基或羧基官能团的离子液体。
第7-9个月：测试离子液体与CO2吸附性能，研究吸附条件对吸附性能的影响。
第10-12个月：将吸附的CO2转化为有用的化学品或利用离子液体催化剂将其转化为有机化合物，分析并鉴定产物。
4.预期目标和成果
本次研究的预期目标和成果：
（1）合成出多种具有不同氨基或羧基官能团的离子液体，且物理化学性质稳定可靠；
（2）提高着眼于离子液体的吸附性能研究，得出吸附条件对吸附性能的影响的结论；
（3）针对不同的离子液体，通过合成-测试-验证等循环，验证可能的CO2转化的效率和选择性，得出CO2转化机理；
（4）拓展离子液体在环境保护和工业应用领域的应用前景，得出应用价值评价。
5.注意事项
（1）严格遵守实验室安全操作规程，保护实验人员的安全；
（2）以实验测试为主，理论分析为辅助，确保研究成果的实用性和可操作性。
6.参考文献
1.Zhang,C.;Zhang,X.;An,Q.;Chen,J.;Yu,H.H.;Sun,X.H.,Synthesis,characterizationandCO2absorptionpropertiesofacidic1-alkyl-3-(3'-carboxyl-1'-methyleneimidazoliumchloride)imidazolium-basedionicliquids.JournalofEnvironmentalChemicalEngineering2017,5,4010-4018.
2.Han,X.;Wen,X.;Bu,F.;Li,X.;Qiao,K.;Chi,Y.;Zhang,Y.,TheCO2absorbabilityofanilinoionicliquids:Effectof-CH2spacerlength.ChemicalEngineeringScience2019,206,10-16.
3.Zhang,G.;Wu,P.;Xiao,X.;Ji,G.;Wang,X.,CO2absorptionperformanceofprotic-quaternaryammonium-basedaqueoussolutions.SeparationandPurificationTechnology2019,215,189-198.