1H NMR化学位移预测离子液体溶液体系的汽液平衡性质

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基本信息

  • 批准号:
    21406140
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0801.化工热力学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Vapor-liquid equilibria (VLE) property of mixtures containing ionic liquid (IL) is of vital importance in the process of extraction distillation and solution thermodynamics. The prediction of VLE property of mixtures containing IL is highly desirable, especially when VLE data are difficult to measure, or the measurement is not economical. The research work of the prediction of VLE can also provide theoretical guidance for extraction distillation. Because the energy parameters of mixtures containing IL are difficult to obtain through the traditional thermodynamics methods, the relevant research work of the prediction of VLE property is still lacking. Therefore, in this work, a new method is developed to predict VLE property of mixtures containing IL by using the energy parameters obtained from 1H NMR chemical shifts. The process of researching is as follows: Firstly, the energy parameters of binary mixtures containing IL are obtained by correlation of the concentration-dependent 1H NMR chemical shifts of IL and solvent using local composition model. Secondly, the VLE property of binary and ternary mixtures containing IL are predicted through the energy parameters and coupled with the activity coefficient models, respectively. Thus, the quantitative relationship between 1H NMR chemical shifts and VLE property of mixtures containing IL is established. On the basis of the above research achievement, a systematic analysis of the influence of concentration and structure of IL on the relative volatility of azeotropic mixtures and the azeotrope breaking capacity is carried out, which is used to establishment of theoretical guidelines for selecting the most suitable IL for the separation of specific azeotropic mixtures. This study will also promote the development of spectroscopic technologies on the thermodynamic property and microstructure of mixtures containing IL.
离子液体溶液体系的汽液平衡性质与萃取精馏过程紧密相关,也是溶液热力学的重要研究内容。理论预测离子液体溶液体系的汽液平衡具有十分重要的研究意义,这不仅可以估算离子液体溶液体系某些不易测定或紧缺的汽液平衡数据,而且可为离子液体在萃取精馏领域的应用提供理论指导。本项目针对传统热力学方法难以获得预测离子液体溶液体系汽液平衡所需能量参数的问题,拟采用1H NMR化学位移结合局部组成模型获得离子液体+溶剂二元体系的相互作用能量参数,并结合活度系数模型预测离子液体+溶剂二元体系、离子液体+溶剂1+溶剂2三元体系的汽液平衡性质,建立离子液体溶液体系1H NMR化学位移和汽液平衡性质的定量关系。在此基础上, 采用1H NMR手段研究离子液体浓度、阳离子链长和阴离子种类对二元共沸体系相对挥发度的影响,揭示离子液体改变共沸体系汽液平衡性质的内在原因,并拓展谱学手段在研究离子液体溶液热力学性质和微观结构中的应用。

结项摘要

离子液体作为一种新兴的萃取精馏剂,在分离共沸体系方面表现出了优良的性能和广阔的应用前景。但目前有关理论预测离子液体溶液体系汽液平衡性质的基础研究却相对较少。为此,本项目首先采用1H NMR和IR等谱学手段、物性实验和局部组成模型,定性地研究了离子液体与水、醇、乙腈、DMSO等溶剂的相互作用及其对乙酸乙酯-乙醇、乙腈-水、乙醇-水等共沸体系微观结构以及相对挥发度的影响;在定性研究的基础上,采用1H NMR化学位移和局部组成模型获得了烷基咪唑离子液体-溶剂(水、乙醇、乙腈等)二元体系的相互作用能量参数,定量预测了烷基咪唑离子液体-水、烷基咪唑离子液体-乙醇等二元体系的汽液平衡性质,并预测了离子液体-乙醇-水和离子液体-乙腈-水等三元体系的汽液平衡性质,成功建立了离子液体溶液体系1H NMR化学位移与汽液平衡的定量关系;最后,采用1H NMR、COSMO-RS模型和汽液平衡实验,讨论了烷基咪唑离子液体浓度、阳离子链长和阴离子种类对共沸体系微观结构和汽液平衡性质的影响,揭示离子液体改变二元共沸体系汽液平衡的内在原因,发现烷基咪唑离子液体阳离子C2-H在改变共沸体系汽液平衡方面发挥着重要的作用。在本项目的资助下,共发表相关SCI论文14篇,申请发明专利4项(授权3项),会议论文6篇(邀请报告2篇),培养硕士研究生2人(在读)。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(6)
专利数量(4)
Viscosity estimation of ternary mixtures containing ionic liquid from their binary subsystems: A comparison of three viscosity equations
从二元子系统中估算含有离子液体的三元混合物的粘度:三个粘度方程的比较
  • DOI:
    10.1016/j.fluid.2016.07.010
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    Fluid Phase Equilibria
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Yingjie Xu;Xiaochen Tang;Jianhua Li;Xiao Zhu
  • 通讯作者:
    Xiao Zhu
Densities, viscosities, and excess properties of binary mixtures of two imidazolide anion functionalized ionic liquids with water at T = (293.15 to 313.15) K
T = (293.15 至 313.15) K 时两种咪唑阴离子官能化离子液体与水的二元混合物的密度、粘度和过量特性
  • DOI:
    10.1016/j.jct.2015.08.010
  • 发表时间:
    2015-12-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CHEMICAL THERMODYNAMICS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Chen, Lingxiao;Chen, Jiayi;Liu, Jian
  • 通讯作者:
    Liu, Jian
CO2 absorption behavior of azole-based protic ionic liquids: Influence of the alkalinity and physicochemical properties
唑基质子离子液体的 CO2 吸收行为:碱度和理化性质的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jcou.2017.03.001
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Journal of CO2 Utilization
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Yingjie Xu
  • 通讯作者:
    Yingjie Xu
The local composition behavior in binary solutions of diethylamine acetate ionic liquid
二乙胺醋酸盐离子液体二元溶液中的局部组成行为
  • DOI:
    10.1016/j.molliq.2015.11.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    朱霄;张焕;许映杰
  • 通讯作者:
    许映杰
Structural Heterogeneities in Solutions of Triethylamine Nitrate Ionic Liquid: H-1 NMR and LC Model Study
三乙胺硝酸盐离子液体溶液中的结构异质性:H-1 NMR 和 LC 模型研究
  • DOI:
    10.1007/s10953-016-0449-y
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Solution Chemistry
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Xiao Zhu;Huan Zhang;Yingjie Xu
  • 通讯作者:
    Yingjie Xu

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其他文献

离子液体谱学性质和热力学数据关联的新进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国科学: 化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许映杰;朱霄;李浩然
  • 通讯作者:
    李浩然
Structural heterogeneities in mixtures of triethylamine nitrate ionic liquid: 1H NMR and LC model study
三乙胺硝酸盐离子液体混合物的结构异质性:1H NMR 和 LC 模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Solution Chemistry
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    朱霄;张焕;许映杰
  • 通讯作者:
    许映杰

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离子液体体系的电导率测定、结构调控及其应用研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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