Mieszaniny soli organicznych – analiza termiczna, charakterystyka i zastosowania

Abstract

W pracy przedstawiono wyniki badań nad różnymi rodzajami równowag fazowych występujących w układzie dwóch soli organicznych, bez obecności innych rozpuszczalników. W badaniach opierano się na założeniu, że zamiast modyfikowania własności fizycznych poszczególnych soli złożonych z jednego rodzaju kationu i jednego rodzaju anionu, do niektórych zastosowań można z powodzeniem użyć mieszaninę soli organicznych, ten sposób wpływając na jej właściwości. W większości przypadków zaobserwowano powstawanie mieszanin eutektycznych. Termogramy uzyskane dla sześciu badanych układów świadczą o powstawaniu roztworów stałych. Dla wszystkich badanych układów przeprowadzono również proste modelowanie teoretyczne i porównano wyznaczone w ten sposób diagramy fazowe z wyznaczonymi eksperymentalnie. Wszystkie otrzymane mieszaniny eutektyczne zostały scharakteryzowane termicznie, a dla czystych związków oraz mieszanin eutektycznych, które pozostawały w stanie ciekłym w temperaturach poniżej 80°C wyznaczono również lepkość, gęstość i napięcie powierzchniowe w funkcji zmieniającej się temperatury. W drugiej części pracy z powodzeniem zbadano użyteczność mieszanin eutektycznych soli organicznych w dwóch zastosowaniach, w których obecnie stosuje się ciecze jonowe: rozpuszczanie biomasy na przykładzie celulozy oraz jako rozpuszczalniki w elektrolitach stosowanych w barwnikowych ogniwach słonecznych.

The dissertation shows the results of research on various types of phase equilibria and mutual interactions occurring in systems composed of two organic salts in a mixture, without the presence of any other solvents. The presented research was based on the assumption that instead of modifying the physical properties of individual salts composed of one type of cation and one type of anion, for some applications, it is possible to use a mixture of organic salts and thus modify its properties. In most of the studied cases, the formation of eutectic mixtures was observed, however, the thermograms obtained for six of the tested systems indicate the formation of solid solutions. Simple theoretical modeling was also carried out for all tested systems and the phase diagrams determined in this way were compared with those determined experimentally. All resulting eutectic mixtures were also thermally characterized, and for pure compounds and eutectic mixtures that remained liquid at temperatures below 80°C, viscosity, density, and surface tension, as a function of changing temperature, were also determined. In the second part of thesis, the utility of eutectic mixtures of organic salts was successfully studied in two applications in which ionic liquids are currently used: biomass dissolution on the example of cellulose and as solvents in electrolytes used in dye-sensitzed solar cells.