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本書從光電子能譜角度，以揭示結構與性能間相互關系為目標，對離子液體進行了系統詳細的闡述。同時對離子液體中的催化劑體系進行了初步介紹。本書共6章，包括離子液體主要物理化學性質簡介，離子液體合成，X-射線光電子能譜簡介，以及從光電子能譜角度研究純離子液體體系和離子液體中催化劑體系等內容。
本書根據高等學校工科學科發展的需要，注重理論知識的傳授，同時強調實際應用。本書可供高等學校材料類、化學類或其他相關專業使用，也可用做有關技術人員的參考用書。讀者通過本書的學習，能夠掌握光電子能譜技術和離子液體領域的科學研究，有助於對現代材料測試技術以及催化化學、摩擦學、潤滑技術等相關課程的學習。
Chapter 1 Ionic Liquids 1
1.1 Ionic liquids 2
1.1.1 Definition 2
1.1.2 A brief history of ionic liquids 3
1.2 Properties of ionic liquids 4
1.2.1 Why are ionic liquids liquid 4
1.2.2 Viscosity 4
1.2.3 Low volatility 5
1.2.4 Conductivity 6
1.2.5 Solvation properties 6
1.3 Synthesis of ionic liquids 7
1.3.1 Materials 7
1.3.2 Instrumentation 7
1.3.3 Imidazolium-based ionic liquids 8
1.3.4 Pyrrolidinium-based ionic liquids 14
1.3.5 Pyridinium-based ionic liquids 19
1.4 Dissolution of metal catalysts in ionic liquids 25
1.4.1 The addition of phosphine ligands 25
1.4.2 The formation of phosphineimidazolylidene palladium complexes 26
1.5 Ionic liquids analysed in this book 26
1.6 Catalysis in ionic liquids 27
References 28
Chapter 2 X-ray Photoelectron Spectroscopy 36
2.1 X-ray photoelectron spectroscopy 36
2.1.1 Principle 36
2.1.2 Experimental set-up 38
2.1.3 Vacuum environment 39
2.1.4 Charge neutralisation 39
2.1.5 Data interpretation 40
2.2 XPS experiment 41
2.2.1 Instrument 41
2.2.2 Sample preparation and transfer 43
2.2.3 Information depth 43
2.2.4 Data processing 43
2.2.5 XP Spectrum 44
2.2.6 XPS analysis 46
2.2.7 Charge correction 47
2.2.8 Auger Parameter 48
2.3 XPS of ionic liquids 49
References 50
Chapter 3 XPS of Pure Ionic Liquids and Ionic Liquid Mixtures 54
3.1 Introduction 54
3.2 Varying the cation 56
3.2.1 Imidazolium-based ionic liquids 56
3.2.2 Pyrrolidinium-based ionic liquids 58
3.2.3 Pyridinium-based ionic liquids 65
3.2.4 Comparison of imidazolium, pyrrolidinium and pyridiniumbased ionic liquids 69
3.3 Varying the anion 72
3.3.1 Acetate-based imidazolium ionic liquids 72
3.3.2 Effect of the anion on the cation 79
3.4 Ionic liquid mixture 81
3.4.1 Imidazolium-based ionic liquid mixture 81
3.4.2 Pyrrolidinium-based ionic liquid mixture 84
3.4.3 Pyridinium-based ionic liquid mixture 85
3.5 Conclusions 86
References 87
Chapter 4 XPS of Solute-solvent Interaction in Ionic Liquids 93
4.1 Introduction 93
4.2 Formation of a phosphineimidazolylidene palladium complex 95
4.3 Pd as a probe of solute-solvent interactions 102
4.4 Selection of anions: correlation of binding energy to established metrics 105
4.5 Can the solvent environment be tuned 108
4.6 Can anion basicity impact on the reaction rate 110
4.6.1 Suzuki cross coupling reaction 111
4.6.2 Correlation of binding energy with reaction rate 111
4.6.3 The catalytic activity of the palladium centre inionic liquid mixture 114
4.7 Conclusions 114
References 115
Chapter 5 XPS of Metal-ligand Interaction in Ionic Liquids 123
5.1 Introduction 123
5.2 Detection of the rhodium centre in solution 125
5.3 Formation of the mono-phosphine rhodium complex 128
5.4 Investigation of the chelated diphosphine rhodium complex 131
5.5 Correlation of reaction selectivity and binding energy 133
5.6 Conclusions 135
References 136
Appendix XP Spectra 142
第1章 離子液體 1
1.1 離子液體簡介 2
1.1.1 定義 2
1.1.2 離子液體發展簡史 3
1.2 離子液體性能 4
1.2.1 熔點 4
1.2.2 粘度 4
1.2.3 低揮發性 5
1.2.4 導電性 6
1.2.5 溶劑化性能 6
1.3 離子液體合成 7
1.3.1 原材料 7
1.3.2 儀器表征 7
1.3.3 咪唑類離子液體 8
1.3.4 吡咯類離子液體 14
1.3.5 吡啶類離子液體 19
1.4 金屬催化劑在離子液體中的溶解 25
1.4.1 含磷配體體系 25
1.4.2 鈀－卡賓體系 26
1.5 本書中應用的離子液體 26
1.6 離子液體中的催化反應 27
參考文獻 28
第2章 X射線光電子能譜 36
2.1 X射線光電子能譜 36
2.1.1 原理 36
2.1.2 實驗參數設定 38
2.1.3 真空 39
2.1.4 電荷中和 39
2.1.5 數據處理 40
2.2 X射線光電子能譜實驗 41
2.2.1 儀器 41
2.2.2 樣品 43
2.2.3 檢測厚度 43
2.2.4 數據分析 43
2.2.5 能譜譜圖 44
2.2.6 譜圖分析 46
2.2.7 電荷校准 47
2.2.8 俄歇參數 48
2.3 離子液體的X射線光電子能譜 49
參考文獻 50
第3章 純離子液體體系 54
3.1 前言 54
3.2 陽離子的影響 56
3.2.1 咪唑類離子液體 56
3.2.2 吡咯類離子液體 58
3.2.3 吡啶類離子液體 65
3.2.4 三種體系的對比 69
3.3 陰離子的影響 72
3.3.1 醋酸型離子液體 72
3.3.2 陰離子對陽離子的影響 79
3.4 二元混合體系 81
3.4.1咪唑類二元混合物 81
3.4.2吡咯類二元混合物 84
3.4.3吡啶類二元混合物 85
3.5 小結 86
參考文獻 87
第4章 離子液體中的溶質－溶劑相互作用 93
4.1 前言 93
4.2 鈀－卡賓體系 95
4.3 溶質－溶劑相互作用 102
4.4 陰離子的影響 105
4.5 溶劑的影響 108
4.6 陰離子的鹼性對反應速率的影響 110
4.6.1 鈴木反應 111
4.6.2 反應速率－結合能 111
4.6.3 二元混和體系 114
4.7 小結 114
參考文獻 115
第5章 離子液體中的金屬－配體相互作用 123
5.1 前言 123
5.2 金屬銠體系 125
5.3 含磷配合體系 128
5.4 螯合型含磷配合體系 131
5.5 反應選擇性－結合能 133
5.6 小結 135
參考文獻 136
附錄A X射線光電子能譜譜圖 142
