Small-angle scattering from long-chain alkylimidazolium-based ionic liquids

This paper compares the structure of 1-alkyl-3-methylim ridazolium salts using SAXS and X-ray reflectivity. A range of anions have been investigated namely chloride, bromide, trifluoromethanesulfonate (OTf), bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFI) and tetrachloropalladate(II) with cation alkyl chains ranging from n = 12-20. In general, the salts show liquid crystalline behaviour whose structure is still observed on melting into an isotropic liquid.

Volumetric properties and enthalpies of solution of alcohols CkH2k+1OH (k = 1, 2, 6) in 1-methyl-3-alkylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide {[C1CnIm][NTf2] n = 2, 4, 6, 8, 10} ionic liquids

We present a study on the effect of the alkyl chain length of the imidazolium ring in 1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ionic liquids, [C1CnIm][NTf2] (n = 2 to 10), on the mixing properties of (ionic liquid + alcohol) mixtures (enthalpy and volume). We have measured small excess molar volumes with highly asymmetric curves as a function of mole fraction composition (S-shape) with more negative values in the alcohol-rich regions. The excess molar volumes increase with the increase of the alkyl-chain length of the imidazolium cation of the ionic liquid. The values of the partial molar excess enthalpy and the enthalpy of mixing are positive and, for the case of methanol, do not vary monotonously with the length of the alkyl side-chain of the cation on the ionic liquid – increasing from n = 2 to 6 and then decreasing from n = 8. This non-monotonous variation is explained by a more favourable interaction of methanol with the cation head group of the ionic liquid for alkyl chains longer than eight carbon atoms. It is also observed that the mixing is less favourable for the smaller alcohols, the enthalpy of mixing decreasing to less positive values as the alkyl chain of the alcohol increases. Based on the data from this work and on the knowledge of the vapour pressure of {[C1CnIm][NTf2] + alcohol} binary mixtures at T = 298 K reported in the literature, the excess Gibbs free energy, excess enthalpy and excess entropy could be then calculated and it was observed that these mixtures behave like the ones constituted by a non-associating and a non-polar component, with its solution behaviour being determined by the enthalpy.

Polarisabilities of alkylimidazolium ionic liquids

The molar polarisability and molar volume for 71 ionic liquids were extracted from 157 measurements of their refractive index and density, which were then further deconstructed into atomic contributions by means of a Designed Regression analysis. Using this approach, the density and refractive index for any chosen ionic liquid with alkyl-substituted imidazolium cations can be predicted in good agreement with experimental data.

Design, synthèse et application en catalyse verte d’un ligand alkyl imidazolium β-cyclodextrine

Le 21e siècle est le berceau d’une conscientisation grandissante sur les impacts environnementaux des processus utilisés pour synthétiser des molécules cibles. Parmi les avancées qui ont marqué ces dernières décennies, il est également question de réduction de déchets, de conservation de l’énergie et de durabilité des innovations. Ces aspects constituent les lignes directrices de la chimie verte. De ce fait, il est impératif de développer des stratégies de synthèse dont les impacts environnementaux sont bénins. Dans ce mémoire nous présentons la synthèse, la caractérisation et l’étude des propriétés catalytiques en milieu aqueux d’un ligand composé d’une unité -cyclodextrine native, d’une unité imidazolium et d’une chaine alkyle à 12 carbones. Ce ligand hybride s’auto-assemble dans l’eau sous forme de micelles, permettant ainsi d’effectuer en sa présence des couplages de Suzuki-Miyaura dans l’eau, avec de bons rendements. La fonctionnalisation de la face primaire de la -cyclodextrine par un noyau alkyl-imidazolium, précurseur de ligand de type carbène N-hétérocyclique, a permis le développement d’un système catalytique vert et hautement recyclable. Dans un deuxième temps, nous présentons l’utilisation du même ligand hybride dans des couplages de Heck dans l’eau, démontrant ainsi la versatilité du ligand.

Étude sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques des liquides ioniques redox et leur application en tant qu’électrolyte dans les supercapaciteurs

Ce mémoire porte sur les recherches et les développements dans le domaine des électrolytes à base de liquide ionique redox. Une nouvelle famille de liquide ionique redox basée sur le ferrocenylsulfonyl(trifluoromethylsulfonyl) (FcNTf) a été développée et étudiée pour la première fois afin de démontrer le potentiel de ces liquides ioniques dans les dispositifs de stockage d’énergie. En premier lieu, les liquides ioniques redox (RILs) composés de l’anion électroactif et du cation d’alkylimidazolium sont synthétisés et caractérisés. L’impact de la variation des chaînes alkyles du cation sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques du RIL a été étudié. À une faible concentration en solution, l’impact du cation a peu d’influence sur l’ensemble des propriétés. Cependant, à haute concentration (>50 % massique) et sans électrolyte de support, la formation de films en oxydation a été observée à l'électrode positive. Ce point est intéressant pour les futures recherches et développements dans le domaine, puisque la variation des chaînes alkyles du cation des liquides ioniques redox et la formation de films lors de l’oxydation du FcNTf est peu connue et comprise en littérature. De plus, l’optimisation des conditions de solution d'électrolyte RIL dans les supercapaciteurs est aussi présentée. En deuxième lieu, la mise en application des RILs dans les supercapaciteurs a été testée. La performance énergétique et le mécanisme d’autodécharge ont été ciblés dans cette étude. En présence de l’électrolyte redox, la contribution des réactions faradaiques permet d'accomplir un gain énergique de 287 % versus les systèmes purement capacitifs. À cause de la formation de film à l’électrode, l’électrolyte redox FcNTf joue un rôle primordial dans la prévention de l’autodécharge versus les liquides ioniques qui étaient connus jusqu’à présent. Finalement, ce mémoire a permis de mieux comprendre les effets structure-propriétés relative aux modifications du cation chez les liquides ioniques redox.

Étude sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques des liquides ioniques redox et leur application en tant qu’électrolyte dans les supercapaciteurs

Ce mémoire porte sur les recherches et les développements dans le domaine des électrolytes à base de liquide ionique redox. Une nouvelle famille de liquide ionique redox basée sur le ferrocenylsulfonyl(trifluoromethylsulfonyl) (FcNTf) a été développée et étudiée pour la première fois afin de démontrer le potentiel de ces liquides ioniques dans les dispositifs de stockage d’énergie. En premier lieu, les liquides ioniques redox (RILs) composés de l’anion électroactif et du cation d’alkylimidazolium sont synthétisés et caractérisés. L’impact de la variation des chaînes alkyles du cation sur les propriétés physicochimiques et électrochimiques du RIL a été étudié. À une faible concentration en solution, l’impact du cation a peu d’influence sur l’ensemble des propriétés. Cependant, à haute concentration (>50 % massique) et sans électrolyte de support, la formation de films en oxydation a été observée à l'électrode positive. Ce point est intéressant pour les futures recherches et développements dans le domaine, puisque la variation des chaînes alkyles du cation des liquides ioniques redox et la formation de films lors de l’oxydation du FcNTf est peu connue et comprise en littérature. De plus, l’optimisation des conditions de solution d'électrolyte RIL dans les supercapaciteurs est aussi présentée. En deuxième lieu, la mise en application des RILs dans les supercapaciteurs a été testée. La performance énergétique et le mécanisme d’autodécharge ont été ciblés dans cette étude. En présence de l’électrolyte redox, la contribution des réactions faradaiques permet d'accomplir un gain énergique de 287 % versus les systèmes purement capacitifs. À cause de la formation de film à l’électrode, l’électrolyte redox FcNTf joue un rôle primordial dans la prévention de l’autodécharge versus les liquides ioniques qui étaient connus jusqu’à présent. Finalement, ce mémoire a permis de mieux comprendre les effets structure-propriétés relative aux modifications du cation chez les liquides ioniques redox.