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为解决离子液体（ILs）水溶液热力学性质预测困难的问题，研究人员用 ion-SAFT-VR EOS 研究含不同阴离子结构的咪唑类 ILs 水溶液。结果表明该模型能准确预测相关性质，这为描述多数 IL 系统提供了可靠方法。
在化学和材料科学领域，离子液体（ILs）犹如一颗璀璨的新星，吸引着众多科研人员的目光。离子液体是一种盐类化合物，完全由离子构成，具有熔点低、分解温度高、蒸汽压可忽略、不易燃、高温稳定、密度大且极性显著等独特的物理化学性质。因其物理性质可通过选择合适的阳离子和阴离子进行调节，所以被视为 “设计溶剂”。
然而，ILs 的研究并非一帆风顺。目前，探究 ILs 水溶液的热力学性质以及水对 ILs 热物理性质变化的影响至关重要。大多数 ILs 与水完全互溶，在实际应用中，水分的存在会改变 ILs 的性质。比如，阳离子烷基链长度增加时，纯 ILs 中离子的解离通常会减少；在 ILs 水溶液中，阴离子疏水性越强或阳离子烷基链越长，离子对的形成就越少。但由于 ILs 水溶液行为高度复杂，其性质预测困难重重，这就迫切需要一种有效的方法来解决这一难题。
在此背景下，来自伊朗德黑兰大学（University of Tehran）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们运用结合离子相互作用和受限原始模型平均球近似（MSA）的扩展版 SAFT-VR 状态方程（EOS），对 19 种咪唑类离子液体以及部分含不同阴离子的水溶液的热力学性质进行研究。研究结果令人振奋，该模型能够准确预测纯 ILs 的体积性质、水的 pρT 性质以及二元 ILs 水溶液的热力学性质。这一成果意义非凡，表明 ion-SAFT-VR 模型在描述大多数 IL 系统的热力学性质方面表现卓越，为相关领域的研究和应用提供了有力的理论支持。该研究成果发表在《Fluid Phase Equilibria》杂志上。
在研究方法上，研究人员主要运用了基于统计缔合流体理论（SAFT）的模型构建技术。在 SAFT-VR EOS 中，将分子建模为具有硬芯直径 σ 的 m 个相切连接的球形链段，通过考虑方阱（SW）相互作用来描述吸引力。在 ion-SAFT-VR 方法里，把 ILs 建模为包含阴离子（视为单链段，m = 1）和阳离子的两个组分体系。同时，借助平均球近似（MSA）结合原始模型，更真实地描述离子间相互作用。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- 模型对纯 ILs 的应用：应用 ion-SAFT-VR 模型计算 19 种纯 ILs 的体积性质，通过分析方阱（SW）势在模型中的作用，验证了模型在描述纯 ILs 热力学性质方面的有效性。
- 模型对二元水溶液的应用：对 11 种 ILs 二元水溶液进行研究，尽管水的加入增加了系统复杂性，但模型依然能够对其热力学性质进行较为精确的估计。这进一步证明了 ion-SAFT-VR 模型在处理复杂体系时的可靠性。
研究结论和讨论部分再次强调，ion-SAFT-VR 模型为研究 ILs 及其水溶液的热力学性质提供了一种强大且有效的工具。该模型不仅能准确预测多种性质，而且在处理不同阴离子结构的咪唑类 ILs 时表现出色。这一研究成果对于深入理解 ILs 的性质、优化其在各种领域的应用具有重要意义。它为后续开发更高效的离子液体体系，以及拓展离子液体在化工、材料、能源等领域的应用奠定了坚实的理论基础，有望推动相关领域的技术革新和发展。
