[Emim][NTf2

本研究针对离子液体[Emim][NTf2]与有机溶剂2-乙氧基乙醇（2-EE）混合体系的分子相互作用机制展开探索。通过测定密度(ρ)、声速(u)、折射率(nD)等热物理参数，结合超额摩尔体积(VmE)、超额等熵压缩率(κSE)等参数计算，发现IL富集区存在强分子间作用力。ATR-FTIR与分子动力学(MD)模拟进一步证实了氢键等相互作用，为IL-有机溶剂体系在化工、制药等领域的应用提供了理论依据。

　　

在绿色化学与可持续工业发展的背景下，离子液体（ILs）因其可设计的物理化学特性和低挥发性，成为替代传统有机溶剂的明星材料。其中，1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（[Emim][NTf₂]）因其疏水性、低粘度和高热稳定性，被广泛应用于有机合成、药物传递等领域。然而，当ILs与特定有机溶剂混合时，其微观相互作用机制仍存在认知空白，这直接影响了工业过程中溶剂体系的精确调控。尤其对于兼具质子给体（-OH）与受体（-O-）特性的2-乙氧基乙醇（2-EE）这类"准非质子溶剂"，其与ILs的协同效应更亟待解析。

针对这一科学问题，来自阿查里亚纳加尔朱纳大学的研究团队在《The Journal of Chemical Thermodynamics》发表了创新性成果。研究通过多尺度实验与模拟相结合的策略，系统考察了[Emim][NTf₂]/2-EE二元体系在298.15-318.15 K温度范围内的热物理行为。关键技术包括：精密测量密度、声速和折射率的实验方法，基于Redlich-Kister方程的超额参数计算，ATR-FTIR光谱分析，以及采用优化力场的分子动力学模拟。

Results and discussion
实验数据揭示，随着IL摩尔分数(x₁)增加，混合体系密度与折射率呈上升趋势，而温度升高则导致这些参数下降。负值的超额摩尔体积(V_m^E)表明体系存在体积收缩效应，尤其在x₁≈0.5时达到极值，暗示强分子间作用力。声速分析显示，2-EE的醚氧原子与[Emim]⁺的C₂-H间可能形成氢键网络。

ATR-FTIR analysis
红外光谱证实了[Emim]⁺阳离子上C₂-H键的红移现象，其伸缩振动峰从3156 cm^-1偏移至3143 cm^-1，直接证明了该位点与2-EE羟基的氢键作用。同时，[NTf₂]^-阴离子的S=O键振动频率变化，表明阴离子也参与了分子间相互作用。

MD simulations
模拟结果显示，[Emim]⁺的咪唑环与2-EE的氧原子间存在显著径向分布函数峰值（3.2 ?），而2-EE羟基氢与[NTf₂]^-的氧原子距离仅2.8 ?，验证了"阳离子-醚氧"与"阴离子-羟基"的双重作用模式。能垒分析进一步揭示，这种相互作用能使体系自由能降低约4.2 kJ/mol。

这项研究不仅阐明了[Emim][NTf₂]/2-EE体系的微观作用机制，更建立了热物理参数-光谱特征-模拟数据的三维关联模型。其意义在于：为IL基混合溶剂的理性设计提供理论指导；开发的分子动力学力场参数可推广至其他IL体系；发现的氢键协同效应为开发新型功能化溶剂开辟了路径。该成果对化工分离、药物缓释等需要精确控制溶剂化环境的领域具有重要参考价值。