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离子液体是由特定有机阳离子和无机阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的熔盐体系,它具有熔点低、蒸汽压低、不易燃、热稳定性高、电化学窗口宽等一系列的优点,而成为一种非常有前途的绿色溶剂和电解质。但很多离子液体容易吸水,微量水的存在对离子液体的物理化学性质(如黏度、密度、极性、电导率等)有显著影响。因此,研究离子液体和水分子之间的相互作用关系具有重要意义。应用B3LYP/6-31+G(d,p)基组研究了F、C1-、Br-、BF4-、PF6-、NO3-、CF3CO2-、CF3SO3-等阴离子与水分子的相互作用,结果表明,水分子和F的相互作用明显强于和其它阴离子的相互作用,而与PF6-的相互作用最弱,说明了含PF6-的离子液体是疏水性的。这些阴离子与水分子作用的强弱顺序为：F->CF3C02->Cl->Br->N03->CF3S03->BF4->PF6-。水分子倾向于和CF3CO2-、CF3SO3阴离子中的氧作用,随着水分子数目的增多,水分子会在氧的周围聚集。所得结果与文献实验结果吻合的较好。在B3LYP/6-31+G(d,p)水平下研究了水分子与1-乙基-3-甲基咪唑([Emim]+)阳离子在七个不同位置作用形成复合物的结构、红外光谱以及相互作用能,结果发现,水分子主要和咪唑环上的氢作用,其中和咪唑环N=C(H)=N中的氢作用最强烈。水分子与1-烷基-3-甲基咪唑[Cnmim]+(n=1-5)阳离子相互作用的研究结果显示,水分子与[Cnmim]+之间的相互作用随着阳离子烷基链的增长而减弱。采用B3LYP/6-31+G(d,p)方法分析了[Emim]Cl、[Cnmim]NO3(n=1-7)、[Emim]BF4和[Emim]PF6离子液体与水分子作用形成复合物的稳定构型、相互作用能和红外光谱。[Emim]Cl离子液体与水分子相互作用的研究结果显示,随着水分子数目的增多,水分子对[Emim]Cl离子液体中阴阳离子作用的影响增大。水分子与不同长度烷基链[Cnmim]NO3离子液体相互作用的结果表明,水分子与[Cnmim]NO3中NO3-的相互作用随着咪唑环上碳链增长而增强。[Emim]BF4离子液体与水分子相互作用的研究发现,水分子数目较少时(n≤2),水分子主要和[Emim]BF4离子液体中的阴离子作用,随着水分子数目的增多(n≥3),水分子之间有聚集的趋势,并且和阳离子也有一定的作用。水分子与[Emim]PF6离子液体相互作用研究发现,水分子和阴、阳离子都有弱的相互作用。在B3LYP/6-31+G(d,p)水平下研究了水分子与BF4-、PF6-阴离子,[Emim]+阳离子和[[Emim]BF4、[Emim]PF6离子液体的相互作用。水分子与BF4-、[Emim]+以及[Emim]BF4的作用强度顺序为：H2O-BF4-> H2O-[Emim]+> H2O-[Emim]BF4。水分子与PF6-、[Emim]+以及[Emim]PF6的作用强度顺序为：H20-[Emin]+>H2O-[Emim]PF6> H2O-PF6-。研究工作不仅揭示了水分子与离子液体相互作用微观结构之间的内在联系,而且为进一步研究离子液体与其它溶剂的相互作用关系打下坚实的基础。