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离子液体作为一类新型的绿色材料已受到广泛的关注。本论文合成了57种哌嗪类和胍类离子液体,着重研究了其中14种室温离子液体的部分性质和应用,包括1-甲基哌嗪乳酸盐([C1pi][Lac])、1-乙基哌嗪乳酸盐([C2pi][Lac])、1,1,3,3-四甲基胍乳酸盐([TMG][Lac])、1,4-二甲基哌嗪双乳酸盐([C1C1pi][Lac]2)、1-乙基-1-4-二甲基哌嗪双(三氟甲磺酰)亚胺盐([C2C1C14pi][NTf2])、1-丙基-1,4-二甲基哌嗪双(三氟甲磺酰)亚胺盐([C3C1C14pi][NTf2])、1-烯丙基-1,4-二甲基哌嗪双(三氟甲磺酰)亚胺盐(t(C2=C1)C1Ci4pi][NTf2]).1-丁基-1,4-二甲基哌嗪双(三氟甲磺酰业胺盐([C4C1C14pi][NTf2])、1-戊基-1,4-二甲基哌嗪双(三氟甲磺酰)亚胺盐([C5C1C,4pi][NTf2])、1-己基-1,4-二甲基哌嗪双(三氟甲磺酰)亚胺盐([C6C1C14pi][NTf2]).2-乙基-1,1,3,3-四甲基胍乙基硫酸盐([TMG(C2)][C2OSO3]).2,2-二乙基-1,1,3,3-四甲基胍乙基硫酸盐([TMG(C2)2][C2OSO3])、2-乙基-1,1,3,3-四甲基胍双(三氟甲磺酰)亚胺盐([TMG(C2)][NTf2])和2,2-二乙基-1,1,3,3-四甲基胍双(三氟甲磺酰)亚胺盐([TMG(C2)2][NTf2])等。探讨了[C2C1C14pi][NTf2]的构象异构现象。离子液体阳离子哌嗪环上与叔氮原子相连的甲基处于不同位置导致了构象异构。通过核磁共振氢谱证明,在室温下,当[C2C1C14pi][NTf2]为过冷液体时,顺反异构体的摩尔比约为顺式：反式=65：35；当其为固体时或加入极性溶剂时,只有顺式构象存在。量子化学计算结果表明,异构体之间的能量差异仅为1.26 kJ·mol-1,转变能垒也较小,为26.37 kJ·mol-1,在室温下两者容易相互转变。异构现象对离子液体的相变和含离子液体混合物的超额体积等性质有较明显的影响。研究了胍类离子液体组成的液-液二元体系的一些物性和相互作用。其中,4组离子液体-离子液体二元体系分别为[TMG(C2)][C2OSO3]+[TMG(C2)][NTf2]([TMG(C2)][C2OSO3]x[NTf2]1-x)、 [TMG(C2)][C2OSO3]+[TMG(C2)2][C2OSO3]([TMG(C2)MTMG(C2)2]1-x[C2OSO3]) [TMG(C2)2][NTf2]+[TMG(C2)][NTf2]([TMG(C2)2],[TMG(C2)]1-x[NTf2])和[TMG(C2)2][C2OSO3]+[TMG(C2)2][NTf2]([TMG(C2)2][C2OSO3]x[NTf2]1-x),每组的2种离子液体具有相同的阳离子或阴离子；4组离子液体-分子液体二元体系分别为[TMG(C2)][C2OSO3]+乙醇或1-丙醇以及[TMG(C2)][NTf2]+乙醇或1-丙醇的混合物。测定了离子液体-离子液体二元体系的密度和核磁共振氢谱,用量子化学方法得到了单一离子液体和离子液体-离子液体混合物的优化结构。这些体系的超额体积较小,混合后各离子间的相互作用没有发生明显变化,接近理想混合过程。测定了离子液体-醇二元体系的密度和黏度,显示体系偏离理想程度相对较大,主要由于醇分子与离子液体的阴离子之间形成了较强的氢键作用(2A以内)。醇分子的氢键形成能力较强,尺寸也较小,易于进入离子之间的空隙内,导致混合后体积的减小。因此,离子液体-离子液体与离子液体-分子液体之间在体积性质和相互作用方面存在较明显的差异。研究了[C1pi][Lac]、[C2pi] [Lac]、[TMG] [Lac]和[CiCipi][Lac]2等离子液体对碳氢燃料中硫化物的脱除能力。考察了萃取时间、温度、投料比、碳氢燃料种类和离子液体种类对脱硫率的影响。在萃取时间30 min、萃取温度30℃、离子液体与燃料质量比为1：1的条件下,[TMG][Lac]具有相对较高的萃取率和萃取选择性,单次萃取可以脱除93#汽油中约50%的含硫组分,脱除噻吩对脱除甲苯的选择性高达13.5。这些离子液体制备简单、成本低廉、毒性较弱,在萃取脱硫方面具有较好的应用前景。研究了[TMG(C2)][C2OSO3]、[TMG(C2)2][C2OSO3]、[TMG(C2)][NTf2]和[TMG(C2)2][NTf2]等离子液体对二氧化硫的吸收性能。在20℃和SO2压力为100 kPa时,每1 mol离子液体分别能吸收3.15、3.93、1.93和2.25 mol SO2;当S02分压为10 kPa时(含90 kPa N2)吸收量分别为0.71、1.08、0.17和0.24 mol SO2。 [TMG(C2)][C2OSO3]和[TMG(C2)2][C2OSO3]在40℃和SO2分压为10 kPa(含90 kPaN2)时分别能吸收0.36和0.55 mol SO2。核磁共振氢谱和傅里叶红外表征显示,吸收过程没有发生明显的化学作用,为物理吸收。通过量子化学计算研究了离子液体阴、阳离子与S02分子之间的相互作用,结合实验结果,认为离子液体阴离子与气体分子之间的作用占主导地位。离子液体在10次吸收/解吸过程后性能没有明显降低,具有良好的回收性能。这些胍类离子液体在SO2捕集方面具有较大的应用潜力。