化工过程强化关键技术丛书--离子液体纳微结构与过程强化

1.这是一部全面介绍离子液体微纳结构调控与过程强化的专著。 2.本书的出版旨在有效提升化学工程的理论深度及国际影响力，并为变革传统化工过程提供科技支撑。

《离子液体纳微结构与过程强化》是《化工过程强化关键技术丛书》的一个分册。本书以离子液体纳微结构为核心开展过程强化研究，从纳微结构计算模拟方法及结构设计、预测和调控出发，阐述了离子液体纳微结构强化反应、分离、电化学、材料合成等过程，是一本全面介绍离子液体纳微结构调控与过程强化的专著。
本书涉及计算化学、物理化学、化学工程、材料科学、生物学等许多基础学科和应用学科，是多学科交叉的研究成果。本书可为从事化工、化学、材料、能源、环境等领域新技术开发的科技人员及高等院校相关专业的师生提供参考。

张锁江，男，1964年11月生，中国科学院院士，中国科学院过程工程研究所研究员，中国化工学会副理事长，中国化工学会离子液体专业委员会主任。 1994年于浙江大学化学系获博士学位，之后进入北京化工大学作博士后，1995年获日本文部省奖学金与小岛和夫教授合作开展研究，1997年受聘于日本三菱化学公司，2001年到中国科学院过程工程研究所工作，2008年起先后任中国科学院过程工程研究所常务副所长、所长，2017年起任中国科学院大学化工学院院长，2019年起担任中国科学院绿色过程制造创新研究院筹备组组长。 主要从事离子液体与绿色过程研究，突破了离子液体规模制备、工艺创新和系统集成的难题，实现了多项绿色成套技术的工业应用。担任Green Energy and Environment(GEE)、《过程工程学报》主编，IEC Res、Green Chem等国际期刊编委。创办全国离子液体会议及亚太离子液体大会，并多次应邀做大会学术报告。获国家自然科学二等奖、中国科学院科技促进发展奖、侯德榜化工科技成就奖等。

第一章 绪论/1
第一节 离子液体简介及其纳微结构认识历程1
一、离子液体简介1
二、离子液体结构认识历程2
三、离子液体不同尺度上的纳微结构4
第二节 离子液体纳微结构调控及过程应用9
一、离子液体纳微结构强化反应过程9
二、离子液体应用于分离转化过程10
三、电环境和磁环境下的离子液体纳微介质11
第三节 总结与展望12
参考文献12
第二章 离子液体纳微结构模拟计算/17
第一节 引言17
第二节纳微结构的计算模拟方法18
一、量子力学方法19
二、分子模拟22
第三节纯离子液体的纳微结构28
一、氢键及其网络29
二、纳米簇（离子簇）/集聚37
三、Z-键42
四、小结45
第四节离子液体混合体系的纳微结构45
一、离子液体-离子液体体系46
二、离子液体-水体系50
三、离子液体-其他分子体系59
第五节界面上离子液体的纳微结构62
一、气液/液液界面62
二、固液界面66
第六节总结与展望72
参考文献72
第三章 离子液体纳微结构强化反应过程/81
第一节 引言81
第二节离子液体纳微调控均相催化过程81
一、酰化反应82
二、卤代反应82
三、醚化反应83
四、异构化84
五、酯化反应85
第三节离子液体调控多相反应过程88
一、调控固定CO2环化反应89
二、调控酯化反应94
三、调控加氢反应96
四、调控氧化脱硫反应98
五、离子液体调控其他反应99
六、烷基化反应100
第四节离子液体强化生物质转化过程104
一、离子液体强化纤维素的催化转化106
二、离子液体中半纤维素的催化转化110
三、离子液体强化木质素的催化转化110
四、离子液体和产物的分离及离子液体的回收115
五、影响离子液体强化生物质转化的其他因素116
六、思考及展望117
第五节离子液体中的生物催化过程117
一、离子液体在生物催化中的研究118
二、基于离子液体介质体系121
三、离子液体微乳体系在生物催化中的应用124
四、离子液体在全细胞催化中的应用126
参考文献129
第四章 离子液体纳微结构强化分离过程/137
第一节离子液体/scCO2体系强化研究137
一、概述137
二、超临界状态与超临界二氧化碳138
三、scCO2-离子液体体系139
四、scCO2-IL体系在HMF制备中的应用141
第二节离子液体气液两相流研究144
一、离子液体体系气泡流体动力学实验研究145
二、离子液体中气泡流动的数值模拟151
三、离子液体中多气泡流动数值模拟157
四、离子液体体系CO2传递规律数值模拟研究163
第三节离子液体强化气体分离的研究169
一、CO2吸收分离170
二、离子液体强化氨的吸收分离181
第四节磁场强化离子液体过程研究186
一、磁性装置及强磁场原位检测装置的研制186
二、磁性离子液体的应用190
三、强磁场环境下离子液体的性能研究191
四、强磁场在化工领域的应用展望193
第五节离子液体在天然产物分离中的应用194
一、液-液萃取194
二、液-固萃取195
三、双水相萃取195
四、辅助萃取196
参考文献197
第五章 离子液体纳微结构强化电化学过程/205
第一节 引言205
第二节离子液体强化电化学基础207
一、离子液体电化学的基本实验技术207
二、参比电极的选择与制作208
三、离子液体的电化学窗口211
第三节离子液体强化氧还原阴极过程214
一、离子液体用于木质素解聚的研究进展216
二、碱性水溶液中原位产生ROS及其对木质素的解聚行为221
三、非质子型离子液体中原位产生ROS及其对PBP的解聚行为222
四、质子型离子液体中原位产生ROS及其对PBP的解聚行为225
五、离子液体强化氧还原阴极过程用于解聚木质素226
六、离子液体的循环利用229
七、小结与展望229
第四节离子液体中电沉积金属230
第五节离子液体的电化学应用239
一、离子液体在锂离子电池中的应用239
二、离子液体在超级电容器中的应用242
三、离子液体在液流电池中的应用245
参考文献249
第六章 离子液体纳微结构强化材料合成/257
第一节 引言257
第二节离子液体强化配位聚合物的合成258
一、离子液体的电荷补偿和结构导向剂作用259
二、混合离子液体作溶剂合成配位多孔材料260
三、离子液体溶剂在稀土配合物合成中的作用261
第三节离子液体反应介质合成纳米级金属化合物262
第四节羧基功能化离子液体合成金属-有机骨架材料262
第五节离子液体强化分子筛材料的合成265
第六节离子液体在合成光电催化材料方面的应用274
一、光电催化的基本原理274
二、基于离子液体构筑多金属氧酸盐及其催化应用275
三、离子液体为金属源强化合成纳米金属氧化物277
四、离子液体在TiO2合成中的强化作用278
五、离子液体在光电化学传感器上的强化作用278
六、离子液体在电沉积膜上的强化作用279
七、离子液体电极电催化降解双酚A的强化作用279
参考文献279
第七章 未来展望/285
第一节纳微结构的特性和动态稳定机理287
第二节过程强化中纳微结构的作用机制及调控规律290
第三节离子液体纳微结构化工过程的应用和发展291
参考文献294
本书离子液体速查表/296
索引/310