《離子液體有機高分子凝膠》是“離子液體叢書”分冊之一。本書圍繞離子液體凝膠的基本原理、組成和性能,歸納總結(jié)了近年來離子液體有機高分子凝膠的最新進展。書中分別介紹了離子液體的原理和特征,有機小分子和超分子離子液體凝膠、離子液體聚合物凝膠及其在催化、新能源器件、傳感器、自愈合材料、環(huán)境修復(fù)等領(lǐng)域的應(yīng)用,還介紹了低共熔溶劑型離子凝膠的研究進展。本書收集了大量具有創(chuàng)新思想和科學(xué)價值的實例及其設(shè)計理念,內(nèi)容豐富、脈絡(luò)清晰,集科學(xué)性、應(yīng)用性和先進性于一體。
本書既可作為高等院;瘜W(xué)、化工、生物、環(huán)境、材料等相關(guān)專業(yè)研究生和高年級本科生的教材,也可作為相關(guān)行業(yè)科技工作者的參考資料。
閆立峰,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,主要從事綠色化學(xué)和高分子化學(xué)與物理研究,具體包括:1)大分子納米藥物:近紅外成像引導(dǎo)的癌癥診療研究;2)碳材料及其在催化、能量高效轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用;3)以生物質(zhì)為原材料的綠色化學(xué)研究;4)科技考古。中國化工學(xué)會離子液體專業(yè)委員會委員,同時還兼任“Materials”、“Materials Science and Nanotechnology”、“General Chemistry”、《精細(xì)化工》、 《煤炭與化工》等雜志編委。合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心和中科院軟物質(zhì)化學(xué)重點實驗室成員。生物質(zhì)潔凈能源安徽省重點實驗室副主任。目前已發(fā)表SCI與EI收錄學(xué)術(shù)論文180余篇,被引用6300多次,H-index:37,申請發(fā)明專利7項(3項已授權(quán))?蒲许椖堪▏易匀豢茖W(xué)基金、科技部“973項目”子課題、“863項目”子課題、企業(yè)合作項目等。2014年中國科學(xué)院優(yōu)秀導(dǎo)師獎,2014年中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)優(yōu)秀導(dǎo)師獎。獲國際先進材料聯(lián)合會(IAAM)頒發(fā)的“2017 Asian Advanced Materials Award”獎, 2018年獲“張懋森基金獎”,2020年中科大“平凡教育基金獎”。
1 緒論 001-010
1.1 凝膠及其分類 002
1.1.1 凝膠交聯(lián)作用力本質(zhì) 002
1.1.2 凝膠的分類 002
1.1.3 溶膠-凝膠過程 006
1.2 離子液體與凝膠 007
參考文獻 009
2 離子液體凝膠 011-040
2.1 離子液體 012
2.1.1 離子液體原理與分類 012
2.1.2 離子液體特征 015
2.2 離子液體凝膠及其分類 019
2.2.1 聚合物離子液體凝膠 022
2.2.2 膠體離子液體凝膠 031
2.2.3 離子液體作為凝膠因子 035
參考文獻 037
3 有機小分子和超分子離子液體凝膠 041-068
3.1 有機小分子和超分子凝膠簡介 042
3.2 離子液體有機小分子凝膠 043
3.2.1 小分子酰胺作為離子液體凝膠劑 043
3.2.2 離子分子作為離子液體凝膠劑 049
3.2.3 碳水化合物衍生物作為離子液體凝膠劑 053
3.2.4 膽固醇衍生物作為離子液體凝膠劑 058
3.2.5 羧酸衍生物作為離子液體凝膠劑 061
3.2.6 其他離子液體凝膠劑 062
參考文獻 064
4 離子液體聚合物凝膠 069-106
4.1 聚合物凝膠特性 070
4.1.1 溶脹性 071
4.1.2 響應(yīng)性 076
4.1.3 彈性 079
4.1.4 坍塌性 079
4.1.5 納米結(jié)構(gòu) 080
4.1.6 黏彈性 081
4.2 離子液體聚合物凝膠的制備 082
4.2.1 離子液體固定聚合物凝膠 084
4.2.2 離子液體基聚合物復(fù)合凝膠 086
4.3 響應(yīng)型離子液體-聚合物材料 088
4.3.1 光響應(yīng) 089
4.3.2 熱響應(yīng) 091
4.3.3 pH響應(yīng) 094
4.3.4 磁電響應(yīng) 097
4.3.5 壓阻響應(yīng) 099
4.3.6 生物與濕度響應(yīng) 099
4.3.7 電機械響應(yīng) 101
參考文獻 103
5 離子液體有機高分子凝膠在催化中的應(yīng) 107-130
5.1 離子液體有機高分子凝膠 108
5.1.1 聚離子液體凝膠 108
5.1.2 高分子-離子液體復(fù)合凝膠 112
5.1.3 PILs型離子液體凝膠 114
5.2 離子液體有機高分子凝膠在催化中的應(yīng)用 116
5.2.1 離子液體有機高分子凝膠有機功能催化 116
5.2.2 離子液體有機高分子凝膠/金屬離子型催化劑 120
5.2.3 離子液體有機高分子凝膠/納米金屬型催化劑 121
5.2.4 離子液體有機高分子凝膠/金屬氧化物型催化劑 123
5.2.5 離子液體有機高分子凝膠/金屬卟啉型催化劑 123
5.3 結(jié)論與展望 124
參考文獻 124
6 離子液體有機高分子凝膠在新能源器件中的應(yīng)用 131-162
6.1 背景介紹 132
6.1.1 離子液體的電化學(xué)性質(zhì) 132
6.1.2 形成離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)的基本條件 133
6.2 離子液體有機高分子凝膠在超級電容器中的應(yīng)用 135
6.2.1 超級電容器的概述 135
6.2.2 離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在超級電容器中應(yīng)用的電導(dǎo)率與電壓窗口 136
6.2.3 離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在超級電容器中的贗電容行為 137
6.2.4 離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在超級電容器中應(yīng)用的熱穩(wěn)定性 138
6.2.5 聚離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在超級電容器中的應(yīng)用 139
6.3 離子液體有機高分子凝膠在鋰離子電池中的應(yīng)用 141
6.3.1 鋰離子電池的概述 141
6.3.2 離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在鋰離子電池中應(yīng)用的離子電導(dǎo)率 143
6.3.3 離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在鋰離子電池中應(yīng)用的鋰離子遷移數(shù) 146
6.3.4 離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在鋰離子電池中應(yīng)用的電化學(xué)穩(wěn)定性 148
6.3.5 離子液體有機高分子凝膠電解質(zhì)在鋰離子電池中應(yīng)用的熱穩(wěn)定性 149
6.4 離子液體有機高分子凝膠在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用 150
6.4.1 染料敏化太陽能電池的概述 150
6.4.2 離子液體凝膠電解質(zhì)在染料敏化太陽能電池中的光電轉(zhuǎn)化效率 151
6.5 離子液體有機高分子凝膠在其他新能源器件中的應(yīng)用 152
6.5.1 離子液體有機高分子凝膠在鋅基儲能器件中的應(yīng)用 152
6.5.2 離子液體有機高分子凝膠在燃料電池中的應(yīng)用 154
6.6 結(jié)論與展望 156
參考文獻 157
7 離子液體凝膠傳感器 163-184
7.1 傳感器基本原理 164
7.1.1 物理傳感器 165
7.1.2 化學(xué)傳感器 166
7.1.3 生物傳感器 166
7.2 離子液體凝膠的響應(yīng)特性 167
7.3 離子液體凝膠傳感器 167
7.3.1 電子皮膚 168
7.3.2 顯示器件 174
7.3.3 軟制動器 176
參考文獻 182
8 離子液體自愈合材料 185-226
8.1 自愈合材料及機理 186
8.1.1 自愈合材料 186
8.1.2 不同體系自愈合機理 187
8.1.3 不同觸發(fā)自愈合機理 203
8.2 離子液體凝膠自愈合材料 208
8.2.1 自愈合結(jié)構(gòu)設(shè)計 208
8.2.2 自愈合材料應(yīng)用 215
參考文獻 222
9 離子液體凝膠用于環(huán)境修復(fù) 227-258
9.1 離子液體凝膠的吸附特性 228
9.2 離子液體凝膠在環(huán)境修復(fù)中應(yīng)用 232
9.2.1 空氣中CO2的脫除 232
9.2.2 含氨基的離子液體氣凝膠 235
9.2.3 離子液體修飾的COF材料 236
9.2.4 離子液體修飾的MOF材料 237
9.2.5 甲苯-正庚烷的分離 239
9.3 離子液體在廢水治理中應(yīng)用 240
9.3.1 染料吸附 241
9.3.2 重金屬離子吸附 246
9.3.3 硝酸鹽和亞硝酸鹽的檢測 250
9.3.4 藥物去除 251
9.3.5 苯酚的去除 254
參考文獻 255
10 低共熔溶劑基離子凝膠 259-279
10.1 DES簡介 260
10.2 凝膠劑類型 265
10.3 DES離子凝膠的物理化學(xué)特性 273
10.4 DES離子凝膠的應(yīng)用 274
10.4.1 在能源領(lǐng)域應(yīng)用 274
10.4.2 在生物電子中應(yīng)用 275
10.4.3 在廢水處理中應(yīng)用 276
10.5 DES離子凝膠的前景與挑戰(zhàn) 276
參考文獻 278
附錄 本書離子液體速查表 280-289
索引 290-291