毕业论文课题相关文献综述
一、课题题目：界面影响下咪唑类离子液体微观结构的分子动力学研究
二、课题的研究背景
离子液体（ILs）室温或临近室温为液态的一类盐，其结构由阴阳离子构成，它的化学和物理性质的不同能够通过改变阴阳离子对组合或在阴阳离烷基骨架上引入特定基团来实现[1]。室温离子液体（RTIL），水离子液体，液体有机盐等名称都可以用来描述液相中的这些盐。当前，离子液体被当作一类新型绿色溶剂，已经引起了国外许多科研工作者的注意。同时，我国学者也越来越重视有关于离子液体方面的研究。由于IL组分主要为阴阳离子，阴阳离子的多样性也导致了IL种类的多样性，通过改变离子的种类就可以合成一系列具有不同功能的IL。从二十世纪九十年代开始，人们成功合成了一系列咪唑类IL，该系列的咪唑类IL具有在水中稳定存在、高电导率、低粘度等物理性质，咪唑类IL也是目前应用最广泛的一类IL。21世纪后，随着技术的日趋成熟，可以根据需求有目的的设计特定功能的离子液体。如2005年，Bicak等人合成了能降解多种无机盐和某些难溶聚合物的离子液体[2]。从此，许多科研工作者将关注点放到了离子液体应用领域的研究工作上。
开发低成本，长寿命的电池以及大功率电池和电化学电容器（EC）等储能设备是我们社会生态系统在全球范围内迫在眉睫的事项[3]。迄今为止，超过80％的商业生产的EC都采用碳作为电极材料，并已成功开发出多种具有优异电化学性能的新型纳米结构碳材料[4-6]。在20世纪，室温条件下（低于100~150℃）对于液态电解质的研究还局限在稀释电解液，在这类电解液中，盐离子被相当数量的溶剂分子包裹住。直到21世纪，这种现象在发现了具有湿度和温度稳定性的室温离子液体之后得到了巨大的改变。这类物质在室温下处于液态并具有一系列特有性质，如高电荷密度、高电化学稳定性、可忽略的挥发性、可设计性等，因此在许多领域都受到广泛的关注。鉴于其高的热稳定性，低的蒸气压和宽的电化学势能范围，基于咪唑的离子液体（IL）被认为是突破白天限制和区域天气条件的最有希望的电解质之一[7-9]。
三、研究意义
离子液体是国际科技研究的前沿和热点，展示了更大的应用潜力和广阔的前景，成为当今世界各国绿色高新技术竞争的战略高地。离子液体的多项应用研究正在进行中试或工业性试验, 甚至已经进入产业化阶段。推动离子液体研究迅速发展的直接动力来源于国际社会对清洁生产、环境保护、循环经济的强烈愿望，以及离子液体本身的科学探索价值和巨大的应用潜力。离子液体不仅可替代传统有机溶剂或酸碱成功用作化工反应和分离的新介质，而且展示了作为新型磁性材料、纳微结构功能材料、电解质等潜力[10]。
四、研究现状
随着电化学电容器（EC）等储能设备的不断发展，咪唑类离子液体作为电解质的开发速度越来越快。目前国内外对咪唑类离子液体的微观结构研究不断深入，对于基于咪唑的离子液体，广泛的实验和模拟研究集中于二维碳表面附近的静态结构性质；但在研究界面影响下咪唑类离子液体的微观结构的动力学却很少。本文对咪唑类离子液体在界面影响下的结构做出了研究。
Balke等人首先通过原子力显微镜（AFM）在高度有序的热解石墨（HOPG）上观察到[EMIM] [Tf2N]的富集层结构[11]。后来，分子动力学（MD）模拟验证了他们的实验结果，并证明[EMIM]阳离子的咪唑环与HOPG表面平行[12]。在二维碳表面上的其他基于咪唑的离子中也已经报道了相似的空间分布和优先取向。例如，Atilhan和Aparicio通过使用量子化学和经典动力学模拟研究了石墨烯壁面上[EMIM] [DCA] IL的离子对分布和组成，并发现了表面上阳离子和阴离子的紧凑排列[13]。Kamath等人通过密度泛函理论（DFT）研究证明，在石墨烯表面上形成[BMIM]-[BF4] IL吸附层是自发过程，并显示了咪唑环附近稳定的平行取向表面[14]。通过使用小角度X射线散射与和频产生（SFG）实验，Aida等人发现了二维石墨壁面上[BMIM] [PF6] IL的咪唑环的相似平行取向[15]。这些实验和模拟表明，二维碳表面可诱导其基于咪唑的界面介电常数形成紧密的层，其中咪唑环平行于表面。
五、研究内容
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