EMIM离子液体离子簇模型的量子化学计算

李巍 张静 戚传松

引用本文: 李巍, 张静, 戚传松. EMIM离子液体离子簇模型的量子化学计算[J]. 物理化学学报, 2015, 31(9): 1690-1698. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507071 shu
Citation:  LI Wei, ZHANG Jing, QI Chuan-Song. Quantum Chemistry Calculations of Ion Cluster Models of EMIM Ionic Liquids[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(9): 1690-1698. doi: 10.3866/PKU.WHXB201507071 shu

EMIM离子液体离子簇模型的量子化学计算

  • 基金项目:

    北京石油化工学院优秀学科带头人培育计划(BIPT-BPOAL-2014)资助项目 (BIPT-BPOAL-2014)

摘要:

以1-乙基-3-甲基咪唑(EMIM)卤化物、氟硼酸盐、三溴化物和二碘溴酸盐、氯铝酸和溴铝酸盐等不同种类EMIM离子液体为研究对象, 对多阳离子、多阴离子的离子簇模型进行了量子化学计算研究. 首先在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上(I使用6-311G(d,p)基组)对{[EMIM]Xn}(n-1)- (X = Cl, Br, I, BF4, AlCl4, AlBr4, Br3,IBrI, FHF; n = 2, 3)和{[EMIM]2Xn'}(n'-2)- (n' = 3, 4, 5)离子簇进行构型优化, 并对卤化物和氟硼酸盐进行了振动光谱计算. 结果表明所采用理论模型在键长、键角等结构参数及红外振动光谱方面均与实验结果符合较好.同时对不同离子簇模型中阴、阳离子间相互作用能与实验熔点之间的关系进行了研究, 发现采用{[EMIM]2Xn'}(n'-2)--模型时EMIM离子液体实验熔点与阴、阳离子间相互作用能之间呈现近线性关系.

English

    1. [1]

      (1) Rogers, R. D.; Seddon, K. R. Science 2003, 302, 792. doi: 10.1126/science.1090313

      (1) Rogers, R. D.; Seddon, K. R. Science 2003, 302, 792. doi: 10.1126/science.1090313

    2. [2]

      (2) Li, R. X. Green Solvent—the Synthesis and Application of Ionic Liquids; Chemical In dustry Press: Beijing, 2004. [李汝雄. 绿色溶剂—离子液体的合成与应用. 北京: 化学工业出版社, 2004.](2) Li, R. X. Green Solvent—the Synthesis and Application of Ionic Liquids; Chemical In dustry Press: Beijing, 2004. [李汝雄. 绿色溶剂—离子液体的合成与应用. 北京: 化学工业出版社, 2004.]

    3. [3]

      (3) Zhang, S. J.; Lü, X. M. Ionic Liquids—from Fundamentals to Applications; Scientific Publish Ltd.: Beijing, 2006. [张锁江, 吕兴梅. 离子液体—从基础研究到工业应用. 北京: 科学出版社, 2006.](3) Zhang, S. J.; Lü, X. M. Ionic Liquids—from Fundamentals to Applications; Scientific Publish Ltd.: Beijing, 2006. [张锁江, 吕兴梅. 离子液体—从基础研究到工业应用. 北京: 科学出版社, 2006.]

    4. [4]

      (4) Hallet, J. P.; Welton, T. Chem. Rev. 2011, 111, 3508. doi: 10.1021/cr1003248(4) Hallet, J. P.; Welton, T. Chem. Rev. 2011, 111, 3508. doi: 10.1021/cr1003248

    5. [5]

      (5) Li, W.; Wu, X. M.; Qi, C. S.; Rong, H.; ng, L. F. J. Mol. Struct.: Theochem 2010, 942, 19. doi: 10.1016/j.theochem. 2009.11.027(5) Li, W.; Wu, X. M.; Qi, C. S.; Rong, H.; ng, L. F. J. Mol. Struct.: Theochem 2010, 942, 19. doi: 10.1016/j.theochem. 2009.11.027

    6. [6]

      (6) Li, W.; Qi, C. S.; Wu, X. M.; Rong, H.; ng, L. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2059. [李巍, 戚传松, 吴新民, 荣华, 龚良发. 物理化学学报, 2011, 27, 2059.] doi: 10.3866/PKU. WHXB20110914(6) Li, W.; Qi, C. S.; Wu, X. M.; Rong, H.; ng, L. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2059. [李巍, 戚传松, 吴新民, 荣华, 龚良发. 物理化学学报, 2011, 27, 2059.] doi: 10.3866/PKU. WHXB20110914

    7. [7]

      (7) Li, W.; Qi, C. S.; Rong, H.; Wu, X. M.; ng, L. F. Chem. Phys. Lett. 2012, 542, 26. doi: 10.1016/j.cplett.2012.05.072(7) Li, W.; Qi, C. S.; Rong, H.; Wu, X. M.; ng, L. F. Chem. Phys. Lett. 2012, 542, 26. doi: 10.1016/j.cplett.2012.05.072

    8. [8]

      (8) Wu, Y.; Zhang, T. T. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 12995. doi: 10.1021/jp906465h(8) Wu, Y.; Zhang, T. T. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 12995. doi: 10.1021/jp906465h

    9. [9]

      (9) Mohajeri, A.; Ashrafi, A. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 6589. doi: 10.1021/jp1093965(9) Mohajeri, A.; Ashrafi, A. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 6589. doi: 10.1021/jp1093965

    10. [10]

      (10) Turner, E. A.; Pye, C. C.; Singer, R. D. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2277. doi: 10.1021/jp021694w(10) Turner, E. A.; Pye, C. C.; Singer, R. D. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2277. doi: 10.1021/jp021694w

    11. [11]

      (11) Katsyuba, S. A.; Zvereva, E. E.; Vidis, A.; Dyson, P. J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 352. doi: 10.1021/jp064610i(11) Katsyuba, S. A.; Zvereva, E. E.; Vidis, A.; Dyson, P. J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 352. doi: 10.1021/jp064610i

    12. [12]

      (12) Xiao, X.; Guo, M.; Pei, Y.; Zheng, Y. Spectrochimica Acta Part A 2011, 78, 1492.(12) Xiao, X.; Guo, M.; Pei, Y.; Zheng, Y. Spectrochimica Acta Part A 2011, 78, 1492.

    13. [13]

      (13) Rao, S. S.; Gejji, S. P. Computational and Theoretical Chemistry 2015, 1057, 24. doi: 10.1016/j.comptc.2015.01.012(13) Rao, S. S.; Gejji, S. P. Computational and Theoretical Chemistry 2015, 1057, 24. doi: 10.1016/j.comptc.2015.01.012

    14. [14]

      (14) García, G.; Atilhan, M.; Aparicio, S. Chem. Phys. Lett. 2014, 610-611, 267.(14) García, G.; Atilhan, M.; Aparicio, S. Chem. Phys. Lett. 2014, 610-611, 267.

    15. [15]

      (15) Katritzky, A. R.; Lomaka, A.; Petrukhin, R.; Jain, R.; Karelson, M.; Visser, A. E.; Rogers, R. D. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2002, 42, 71. doi: 10.1021/ci0100503(15) Katritzky, A. R.; Lomaka, A.; Petrukhin, R.; Jain, R.; Karelson, M.; Visser, A. E.; Rogers, R. D. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2002, 42, 71. doi: 10.1021/ci0100503

    16. [16]

      (16) Zhang, S. J.; Sun, N.; He, X. Z.; Lu, X. M.; Zhang, X. P. J. Phys. Chem. Ref. Data 2006, 35, 1475. doi: 10.1063/1.2204959(16) Zhang, S. J.; Sun, N.; He, X. Z.; Lu, X. M.; Zhang, X. P. J. Phys. Chem. Ref. Data 2006, 35, 1475. doi: 10.1063/1.2204959

    17. [17]

      (17) Varnek, A.; Kireeva, N.; Tetko, I. V.; Baskin, I. I.; Solov'ev, V. P. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 1111. doi: 10.1021/ci600493x(17) Varnek, A.; Kireeva, N.; Tetko, I. V.; Baskin, I. I.; Solov'ev, V. P. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 1111. doi: 10.1021/ci600493x

    18. [18]

      (18) Ren, Y. Y.; Qin, J.; Liu, H. X.; Yao, X. J.; Liu, M. C. QSAR Comb. Sci. 2009, 28, 1237. doi: 10.1002/qsar.v28:11/12(18) Ren, Y. Y.; Qin, J.; Liu, H. X.; Yao, X. J.; Liu, M. C. QSAR Comb. Sci. 2009, 28, 1237. doi: 10.1002/qsar.v28:11/12

    19. [19]

      (19) Kowsari, M. H.; Alavi, S.; Najafi, B.; Gholizadeh, K.; Dehghanpisheh, E.; Ranjbar, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 8826. doi: 10.1039/c0cp02581j(19) Kowsari, M. H.; Alavi, S.; Najafi, B.; Gholizadeh, K.; Dehghanpisheh, E.; Ranjbar, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 8826. doi: 10.1039/c0cp02581j

    20. [20]

      (20) He, L.; Tao, G. H.; Parrish, D. A.; Shreeve, J. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 15162. doi: 10.1021/jp905079e(20) He, L.; Tao, G. H.; Parrish, D. A.; Shreeve, J. M. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 15162. doi: 10.1021/jp905079e

    21. [21]

      (21) Rahman, M. B. A.; Jumbri, K.; Basri, M.; Abdulmalek, E.; Sirat, K.; Salleh, A. B. Molecules 2010, 15, 2388. doi: 10.3390/molecules15042388(21) Rahman, M. B. A.; Jumbri, K.; Basri, M.; Abdulmalek, E.; Sirat, K.; Salleh, A. B. Molecules 2010, 15, 2388. doi: 10.3390/molecules15042388

    22. [22]

      (22) The Reaxys Database, http://www.reaxys.com.(22) The Reaxys Database, http://www.reaxys.com.

    23. [23]

      (23) Hu, S. Z.; Zhou, Z. H.; Cai, Q. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19, 1073. [胡盛志, 周朝晖, 蔡启瑞. 物理化学学报, 2003, 19, 1073.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20031118(23) Hu, S. Z.; Zhou, Z. H.; Cai, Q. R. Acta Phys. -Chim. Sin. 2003, 19, 1073. [胡盛志, 周朝晖, 蔡启瑞. 物理化学学报, 2003, 19, 1073.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20031118

    24. [24]

      (24) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03, Revision E.01; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2004.(24) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03, Revision E.01; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2004.

    25. [25]

      (25) Morrow, T. I.; Maginn, E. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12807. doi: 10.1021/jp0267003(25) Morrow, T. I.; Maginn, E. J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12807. doi: 10.1021/jp0267003

    26. [26]

      (26) van Duijneveldt, F. B.; van Duijneveldt-van de Rijdt, J. G. C. M.; van Lenthe, J. H. Chem. Rev. 1994, 94, 1873. doi: 10.1021/cr00031a007(26) van Duijneveldt, F. B.; van Duijneveldt-van de Rijdt, J. G. C. M.; van Lenthe, J. H. Chem. Rev. 1994, 94, 1873. doi: 10.1021/cr00031a007

    27. [27]

      (27) Jansen, H. B.; Ros, P. Chem. Phys. Lett. 1969, 3, 140. doi: 10.1016/0009-2614(69)80118-1(27) Jansen, H. B.; Ros, P. Chem. Phys. Lett. 1969, 3, 140. doi: 10.1016/0009-2614(69)80118-1

    28. [28]

      (28) Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553. doi: 10.1080/00268977000101561(28) Boys, S. F.; Bernardi, F. Mol. Phys. 1970, 19, 553. doi: 10.1080/00268977000101561

    29. [29]

      (29) Dymek, C. J.; Grossie, D. A.; Fratini, A. V. J. Mol. Struct. 1989, 213, 25. doi: 10.1016/0022-2860(89)85103-8(29) Dymek, C. J.; Grossie, D. A.; Fratini, A. V. J. Mol. Struct. 1989, 213, 25. doi: 10.1016/0022-2860(89)85103-8

    30. [30]

      (30) Scott, A. P.; Radom, L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16502. doi: 10.1021/jp960976r(30) Scott, A. P.; Radom, L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16502. doi: 10.1021/jp960976r

    31. [31]

      (31) Elaiwi, A.; Hitchcock, P. B.; Seddon, K. R.; Srinivasan, N.; Tan, Y. M.; Welton, T.; Zora, J. A. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1995, 3467.(31) Elaiwi, A.; Hitchcock, P. B.; Seddon, K. R.; Srinivasan, N.; Tan, Y. M.; Welton, T.; Zora, J. A. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1995, 3467.

    32. [32]

      (32) Wang, J.; Yang, X. Z.; Wu, S. D.; Li, G. S. Properties and Applications of Ionic Liquids; China Textile & Apparel Press: Beijing, 2006. [王军, 杨许召, 吴诗德, 李刚森. 离子液体的性能及应用. 北京: 中国纺织出版社, 2006.]

      (32) Wang, J.; Yang, X. Z.; Wu, S. D.; Li, G. S. Properties and Applications of Ionic Liquids; China Textile & Apparel Press: Beijing, 2006. [王军, 杨许召, 吴诗德, 李刚森. 离子液体的性能及应用. 北京: 中国纺织出版社, 2006.]

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  190
  • 文章访问数:  675
  • HTML全文浏览量:  59
文章相关
  • 发布日期:  2015-09-06
  • 收稿日期:  2015-03-30
  • 网络出版日期:  2015-07-07
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章