N-烷基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物之離子液體的合成與應用

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許育銨(Yu-An Shiu) 查詢紙本館藏

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化學學系

論文名稱

N-烷基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物之離子液體的合成與應用
(Synthesis and Application of POSS Immobilized Ionic Liquids)

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摘要(中)

本論文研究中，成功的合成出雙咪唑離子液體和N-烷基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物之離子液體。後者並以穿透式電子顯微鏡和粒徑分析儀加以分析，測得其在固相和液相中所呈現粒子的尺寸，可見出此種奈米複合材料有很明顯的團簇現像。利用雙咪唑離子液體和N-烷基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物之離子液體作為染料敏化太陽能電池的電解質添加物，會增加電解液的黏滯度，反而降低了太陽能電池的效能；矽倍半氧寡聚物離子液體尤其具有高黏滯度。N-丁基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物離子液體的甲醇溶液，會與乙酸乙酯溶劑分層，離子液體甲醇層沈積於下。此時如以超音波震盪，可以觀察到下層溶液中離子液體包覆甲醇氣體之氣泡的形成，氣泡受到乙酸乙酯的浮力逐漸上升，包覆甲醇氣體表面的離子液體逐漸變薄，呈現動態的互動。

摘要(英)

Reported in the manuscript is the synthesis of diimidazolium-based ionic liquids and N-alkyl imidazoliums immobilized on POSS (polyhedral oligomeric silsesquioxane). The latter consists of eight propyl alley imidazolium chloride functional groups extending from the cubic silsesquioxane core. There POSS immobilized ionic liquids have been analyzed with transmission electron microscope and particle size analyzer. There the nanocomposites shown obvious aggregation.Diimidazolium-based ionic liquids and POSS immobilized ionic liquids have been tested for usage in electrolyte for DSSC (dye-sensitized solar cellxed with methanol). The high viscosity of POSS immobilized ionic liquids in electrolyte reduces the efficiency of cells. The mixture of POSS immobilized ionic liquids (with terminal N-butyl imidazoliums) and methanol was precipitated on ethyl acetate. The POSS immobilized ionic liquids forms bubbles filled with methanol vapors upon supersonic agitation and the bubbles arise to the top surface of the ethyl acetate when the POSS immobilized ionic liquids contanting enclose the methanol vapers.

關鍵字(中)

★ 奈米複合材料
★ 離子液體
★ 染料敏化太陽能電池

關鍵字(英)

★ dye-sensitized solar cell
★ ionic liquids
★ nanomaterials

論文目次

第一章序論
1-1 離子液體的定義 ...................................... 1
1-2 離子液體的發展 ...................................... 5
1-2.1 離子液體的物理化學性質 ............................ 6
1-2.2 離子液體的應用 .................................... 7
1-2.3 氫氘交換 ......................................... 10
1-3 有機無機奈米複合材料-矽倍半氧寡聚物 ................ 11
1-3.1 奈米材料 ......................................... 11
1-3.2 矽倍半氧寡聚物 ................................... 14
第二章實驗部分
2-1 藥品部分 ........................................... 20
2-2 雙咪唑離子液體的合成 ............................... 22
2-2.1 N-烷基咪唑的製備 ................................. 22
2-2.2 雙咪唑離子液體的製備 ............................. 22
2-2.3 雙咪唑離子液體的陰離子交換 ....................... 23
2-3 以N-烷基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物之離子液體的合成 ..... 24
2-3.1 化合物1的合成 .................................... 24
2-3.2 化合物2的合成 .................................... 24
2-3.3 化合物3及4的合成 ................................. 25
2-3.4 化合物5及6的合成 ................................. 26
2-3.5 化合物7的合成 .................................... 27
2-4 利用活性碳對離子液體作脫色 ......................... 28
2-5 儀器部分 ........................................... 31
第三章結果與討論
3-1 矽倍半氧八聚體複合材料之奈米結構分析 ............... 33
3-2 化合物於溶液相之粒徑分析 ........................... 37
3-2.1 化合物7的粒徑分佈 ................................ 37
3-2.2 不同介質溶劑、碳鏈長度和陰離子種類下的
粒徑分佈 ............................................... 38
3-2.3 化合物1和化合物2的粒徑分佈 ....................... 43
3-3 染料敏化太陽能電池之電解液之試用 ................... 45
3-3.1 染料敏化太陽能電池的構造和工作原理 ............... 45
3-3.2 染料敏化太陽電池的效能 ........................... 47
3-3.3 實驗室內染料敏化太陽電池的組裝 ................... 48
3-3.4 電解液添加雙咪唑離子液體的效能 ................... 49
3-3.5 電解液添加N-烷基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物
之離子液體的效能 ....................................... 55
3-4 化合物對甲醇的包覆現像 ............................. 59
第四章結論 ............................................ 63
第五章實驗流程
5-1 雙咪唑離子液體的合成 ............................... 64
5-1.1 雙咪唑離子液體[1-2-1]X(X=Br, SCN) ................ 65
5-1.2 雙咪唑離子液體[4-2-4]Br .......................... 65
5-1.3 雙咪唑離子液體[6-2-6]Br .......................... 65
5-1.4 雙咪唑離子液體[8-2-8]Br .......................... 67
5-1.5 雙咪唑離子液體[9-2-9]Br .......................... 68
5-1.6 雙咪唑離子液體[10-2-10]X(X=Br, SCN) .............. 69
5-1.7 雙咪唑離子液體[Bn-2-Bn]Br ........................ 71
5-2 N-烷基咪唑修飾矽倍半氧寡聚物之離子液體的合成 ....... 72
5-2.1 化合物1的合成 .................................... 72
5-2.2 化合物2的合成 .................................... 72
5-2.3 化合物3的合成 .................................... 73
5-2.4 化合物4的合成 .................................... 74
5-2.5 化合物5的合成 .................................... 75
5-2.6 化合物6的合成 .................................... 75
5-2.7 化合物7的合成 .................................... 76
5-3 奈米二氧化鈦漿糊的製備 ............................. 77
第六章參考文獻 ........................................ 78

參考文獻

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指導教授

劉陵崗(Ling-Kang Liu)

審核日期

2007-7-14

推文