摘要：随着人们环保意识的逐步增强和科学技术的不断进步，使得化学反应历程、溶剂和催化剂等的选择都向着清洁绿色、耗能低、效率高和具有可持续的方向进展。离子液体由于其特殊的物理化学性质，如具有可忽略的蒸气压、较强的溶解性、较宽的电化学窗口和可设计性等，受到了国内外化学探讨者的广泛关注。与此同时人们已经意识到，离子液体大都具有吸湿性，水的有着会极大的影响离子液体的理化性质，如黏度、电导率、反应活性、极性、表面性质和溶解特性等，离子液体和水之间相互作用的探讨至关重要。许多科学工作者对离子液体和水系统进行了论述和实验的系统探讨。本论文对双三氟甲磺酰亚胺阴离子([Tf_2N]~-)与1-乙基-3-咪唑阳离子([EMIM]~+)组成的离子液体([EMIM][Tf_2N])和水的相互作用进行了详细系统的探讨。探讨了[EMIM][Tf_2N]离子液体中水的有着状态，水对[EMIM][Tf_2N]系统中阴阳离子间相互作用的影响等，为以后的动力学模拟提供可靠参数。论文首先采取密度泛函论述B3LYP/6-311+G(d,p)策略以优化几何构型、氢键相互作用能量、AIM等方面探讨了[Tf_2N]~-(H_2O)_n(n=16)系统中双三氟甲磺酰亚胺阴离子和水分子之间的相互作用。[Tf_2N]~-阴离子有顺式(C_1-[Tf_2N]~-)和反式(C_2-[Tf_2N]~-)两种构型，通过偶极矩计算表明，C_1-[Tf_2N]~-更易于与水分子形成氢键。不同数目的水分子在[Tf_2N]~-阴离子周围，主要以团簇结构有着。同时通过[Tf_2N]~-(H_2O)_n(n=16)系统中水分子的对称伸缩和不对称伸缩振动的光谱数据进一步验证水分子在离子液体中的有着状态。利用B3LYP/6-311+G(d,p)策略对1-乙基-3-咪唑阳离子([EMIM]~+)和双三氟甲磺酰亚胺阴离子([Tf_2N]~-)的相互作用进行了探讨，根据计算结果选择了三个具有代表性的几何优化结构，深入探讨了其与水分子之间的相互作用。静电势能面计算表明，氢质子进攻的位置大都集中在[Tf_2N]~-阴离子的氧和氮原子周围，同时咪唑阳离子环上的氢也有一定的给予质子的能力。当向系统中加入少量水时，水分子倾向于同时与阴、阳离子形成氢键，成为阴、阳离子间连接的“桥梁”。随着水分子数的增加，离子液体和水分子周围的环境不断转变，水分子易于形成团簇结构与阴阳离子同时作用，偶极矩降低，离子液体的阴阳离子间的氢键相互作用逐渐减弱。通过对[EMIM][Tf_2N]离子液体和水分子之间相互作用的系统探讨初步探讨了离子液体与水分子相互作用的微观机制、水分子的有着状态等信息，预测水分子的有着对离子液体的黏度、电导率、表面性质、亲水性和溶解度性质的影响，为[EMIM][Tf_2N]离子液体更好的运用于制备纳米材料、酶催化等方面奠定了论述基础。关键词：1-乙基-3-咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子液体论文水论文密度泛函论述论文氢键论文振动频率论文
摘要4-6
ABSTRACT6-11
第1章 绪论11-16
1.1 离子液体11-13
1.1.1 离子液体的概念11-12
1.1.2 离子液体的特性及运用12-13
1.2 含水离子液体的探讨近况13-15
1.3 本论文的探讨内容和革新点15-16
第2章 论述基础和计算策略16-22
2.1 量子化学论述与策略16-21
2.1.1 密度泛函论述介绍16-17
2.1.2 B3LYP 策略17-18
2.1.3 基组的选择18
2.1.4 振动频率的计算18-19
2.1.5 基函数重叠误差和均衡校正法19-20
2.1.6 零点能振动20
2.1.7 自然布局浅析20-21
2.2 拓扑论述21-22
第3章 双三氟甲磺酰亚胺阴离子与水分子的相互作用22-35
3.1 引言22
3.2 探讨策略22-23
3.3 [Tf_2N]~-阴离子与水分子之间的相互作用23-30
3.3.1 [Tf_2N]~-阴离子的结构和静电势能面浅析23-24
3.3.2 [Tf_2N]~-阴离子与水分子发生相互作用24-30
3.4 振动频率30-34
3.5 结论34-35
第4章 [EMIM][Tf_2N]/H_2O 系统的分子间相互作用35-53
4.1 引言35
4.2 计算策略35-36
4.3 结果与讨论36-47
4.3.1 [EMIM]+与[Tf_2N]~-阴阳离子之间的相互作用36-38
4.3.2 [EMIM][Tf_2N](W)_138-41
4.3.3 [EMIM][Tf_2N](W)_2和[EMIM][Tf_2N](W)_341-46
4.3.4 [EMIM][Tf_2N](W)_n(n=4~6)46-47
4.4 水分子对阴阳离子对的相互作用及其空间堆积的影响47-50
4.5 AIM 浅析50
4.6 结论50-53
第5章 总结和展望53-55
致谢55-56
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