Abstract Thermophysical properties, densities (ρ), speeds of sound (u) and dynamic viscosities (η) of binary mixtures constituting 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate ([EMIM][CF3SO3])/1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate ([EMIM][EtSO4]) (ILs) and 2-butanol have been measured experimentally. The obtained experimental data are further utilized to determine the excess molar volumes (VE), excess molar isentropic compressibilities (ΚsmE) and viscosity deviations (Δη) to gain insight into the molecular interactions of IL-2-butanol mixtures. In order to understanding the model fitting, the derived/excess properties are fitted to the Redlich-Kister polynomial equation. To unravel the effect of anions [CF3SO3]- and [EtSO4]- on molecular interactions, the Density Functional Theory (DFT) has been performed which provides the in-depth information about interactions in isolated ILs and their mixtures using DFT/D3-B3LYP method. Furthermore, the natural bond orbital (NBO) analysis has been performed to probe all possible interactions between donor-acceptor NBOs. This project aims to provide the experimental data of studied thermophysical properties and to obtain the interactional information at the molecular level between ILs having common cation and different anions and the solvent molecules in binary mixtures, which are interpreted in terms of ion-ion, ion-dipole and dipole-dipole interactions.

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咪唑鎓离子液体和 2-丁醇混合物的实验热物理性质和 DFT 计算

摘要 构成 1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲磺酸盐 ([EMIM][CF3SO3])/1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酯的二元混合物的热物理性质、密度 (ρ)、声速 (u) 和动态粘度 (η)硫酸盐 ([EMIM][EtSO4]) (ILs) 和 2-丁醇已通过实验测量。获得的实验数据进一步用于确定过量摩尔体积 (VE)、过量摩尔等熵压缩率 (ΚsmE) 和粘度偏差 (Δη)，以深入了解 IL-2-丁醇混合物的分子相互作用。为了理解模型拟合，导出的/多余的属性被拟合到 Redlich-Kister 多项式方程。为了阐明阴离子 [CF3SO3]- 和 [EtSO4]- 对分子相互作用的影响，已执行密度泛函理论 (DFT)，该理论使用 DFT/D3-B3LYP 方法提供有关孤立 IL 及其混合物中相互作用的深入信息。此外，还进行了自然键轨道 (NBO) 分析以探测供体 - 受体 NBO 之间所有可能的相互作用。本项目旨在提供所研究的热物理性质的实验数据，并在分子水平上获得具有相同阳离子和不同阴离子的离子液体与二元混合物中的溶剂分子之间的相互作用信息，将其解释为离子-离子、离子-偶极和偶极-偶极相互作用。已进行自然键轨道 (NBO) 分析以探测供体 - 受体 NBO 之间所有可能的相互作用。本项目旨在提供所研究的热物理性质的实验数据，并在分子水平上获得具有相同阳离子和不同阴离子的离子液体与二元混合物中的溶剂分子之间的相互作用信息，将其解释为离子-离子、离子-偶极和偶极-偶极相互作用。已进行自然键轨道 (NBO) 分析以探测供体 - 受体 NBO 之间所有可能的相互作用。本项目旨在提供所研究的热物理性质的实验数据，并在分子水平上获得具有相同阳离子和不同阴离子的离子液体与二元混合物中的溶剂分子之间的相互作用信息，将其解释为离子-离子、离子-偶极和偶极-偶极相互作用。