离子液体
离子液体综述
离子液体综述离子液体是一种新型的绿色溶剂，具有独特的物理和化学性质。
本文将详细介绍离子液体的定义和性质、合成和分离、在化学反应和材料科学中的应用以及在生物医学中的用途，同时探讨离子液体的环保和安全问题以及研究现状和前景。
1.离子液体的定义和性质离子液体是指全部由离子组成的液体，通常由有机阳离子和无机阴离子组成。
离子液体具有以下主要性质：（1）低蒸气压：离子液体在常温下不易挥发，蒸气压很低，因此可以作为绿色溶剂使用。
（2）良好的热稳定性：离子液体具有很高的热稳定性，可以在高温下使用。
（3）良好的电化学窗口：离子液体具有很宽的电化学窗口，可以作为电解质的良好溶剂。
（4）液体范围宽：离子液体的熔点较低，可以在很宽的温度范围内保持液态。
2.离子液体的合成和分离离子液体的合成主要通过化学反应和电化学合成两种方法实现。
化学反应法是通过酸碱反应或复分解反应等合成离子液体。
电化学合成法是在电解池中通电电解来制备离子液体。
对于离子液体的分离，通常采用物理分离方法，如过滤、萃取和蒸馏等。
由于离子液体的特殊性质，需要使用特殊设备进行分离和纯化。
3.离子液体在化学反应中的应用离子液体在化学反应中具有广泛的应用，主要作为催化剂、反应介质和萃取剂等。
（1）催化剂：离子液体可以作为催化剂用于许多化学反应，如烷基化反应、酯化反应和聚合反应等。
离子液体能够改变反应动力学，提高反应速率和选择性。
（2）反应介质：离子液体可以作为反应介质，使得反应在均相中进行，提高反应效率和产物的纯度。
（3）萃取剂：离子液体可以作为萃取剂用于萃取金属离子和有机物，具有高效、环保等优点。
4.离子液体在材料科学中的应用离子液体在材料科学中也有广泛的应用，主要涉及高分子材料、陶瓷材料、晶体材料等领域。
（1）高分子材料：离子液体可以作为聚合反应的介质和引发剂，制备高性能的高分子材料。
（2）陶瓷材料：离子液体可以作为溶质，制备高性能的陶瓷材料，改变材料的微观结构和性能。
离子液体
1、什么是离子液体？
离子液体是指全部由 离子组成的液体。（如高 温下的KCl, KOH，呈液体 状态。） 在离子化合物中，阴 阳离子之间的作用力为库 仑力，其大小与阴阳离子 的电荷数量及半径有关， 离子半径越大，它们之间 的作用力越小，这种离子 化合物的熔点就越低。某 些离子化合物的阴阳离子 体积很大，结构松散，导 致它们之间的作用力较低， 以至于熔点接近室温。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、应用及前景
应用： 由于离子液体所具有的独特性能，它被广泛应用于 化学研究的各个领域中。离子液体作为反应的溶剂已 被应用到多种类型反应中。 包括氢化反应，傅-克反应，Heck反应，Diels-Alder， 分离提纯，电化学研究等。
前景：
由于离子液体的这些特殊性质和表现，它被认为与超临界CO2，和双水相一 起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景。 从理论上讲离子液体可能有1万亿种，化学家和生产企业可以从中选择适合 自己工作需要的离子液体。对离子液体的合成与应用研究主要集中在如何提高 离子液体的稳定性,降低离子液体的生产成本，解决离子液体中高沸点有机物的 分离以及开发既能用作催化反应溶剂，又能用作催化剂的离子液体新体系等领 域。随着人们对离子液体认识的不断深入，相信离子液体绿色溶剂的大规模工 业应用指日可待，并给人类带来一个面貌全新的绿色化学高科技产业。
3、离子液体的优点
在与传统有机溶剂和电解质相比时，离子液体具有一系列突出的优点： （1）液态范围宽，从低于或接近室温到300摄氏度以上，有高的热 稳定性和化学稳定性；
（2）蒸汽压非常小，不挥发，在使用、储藏中不会蒸发散失，可以 循环使用，消除了挥发性有机化合物环境污染问题；
（3）电导率高，电化学窗口大，可作为许多物质电化学研究的电解 液； （4）通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物 的溶解性，并且其酸度可调至超酸。 （5）具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大，可以形成二相或 多相体系，适合作分离溶剂或构成反应—分离耦合新体系； （6）对大量无机和有机物质都表现出良好的溶解能力，且具有溶剂 和催化剂的双重功能，可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体。
离子液体资料
离子液体离子液体，又称离子溶液或离子液质，是一种特殊的熔融盐，通常指在室温下即能流动的液态物质。
它由离子组成，因此在物理和化学性质上与传统液体有所不同。
离子液体最早被发现于20世纪30年代，最初应用于电解质溶液，在近年来逐渐被广泛研究和应用于多个领域。
起源与发展离子液体最早由保罗·沙诺姆于1932年发现，当时他合成了一种含有氯金酸氢盐的物质，并且发现其在室温下为液态。
由于具有低蒸气压、热稳定性好、高导电性等独特性质，离子液体开始被广泛研究和应用。
特性1.低蒸汽压：离子液体通常具有极低的蒸汽压，这使得它们在高温下不易挥发，有利于在反应过程中稳定性的维持。
2.高热稳定性：离子液体的热稳定性较高，能够耐受较高的温度，使得其在高温反应中有很好的应用前景。
3.高离子导电性：由于离子液体中的离子浓度较高，因此其电导率也相对较高，具有优异的离子传导性能。
4.可调性：离子液体的离子种类和比例可以通过化学设计来实现调节，因此具有较高的可调性。
应用领域离子液体由于其独特的性质，在多个领域都有广泛的应用。
1.化学催化：离子液体常被用作催化反应的溶剂或载体，可以提高催化剂的效率和选择性。
2.能源领域：离子液体在锂离子电池、超级电容器等领域有重要应用，提高了能源设备的性能和循环寿命。
3.药物传递：离子液体可以作为药物传递系统的载体，提高药物的生物利用度和稳定性。
4.分离技术：离子液体也被用于气体和液体的分离提纯技术中，具有高效、环保等优点。
发展趋势随着对可再生能源和绿色化学的重视，离子液体的应用前景将更加广阔。
未来，离子液体的设计和合成将更加精准，应用领域将进一步扩展，为各行各业带来更多便利和创新。
综上所述，离子液体作为一种新型的液态物质，由于其独特的性质和广泛的应用前景，将在未来得到更多的研究和开发，为科学研究和产业发展带来新的机遇和挑战。
离子液体
离子液体在电化学的应用
1、在电池技术方面的应用 2、在电合成方面的应用 3、在电镀/电沉积方面的应用 4、在电化学电容器方面的应用 5、在抗静电方面的应用 6、在传感器方面的应用 7、在毛细管电泳方面的应用
在电池技术方面的应用
化学电源的开发是绿色化学中的重要课题，高 能量、长寿命、低污染已成为判别化学电源是否 可行的根本依据。离子液体的高离子电导率、宽 电势窗口、无明显蒸汽压，不挥发和电化学稳定 的独特优势使其作为电解质在锂电池和太阳能电 池的应用方面显示了诱人的前景。
在抗静电方面的应用
将枫树和松树的表皮分别浸润或涂刷上 [bmim]BF4、[bmim]PF6、[bmim]C1、 [emim]BF4和[emim]PF6离子液体，研究发现经 离子液体处理过的木材表面电阻和体积电阻都符 合ASTM标准，且这些离子液体都可以作为枫树 和松树有效的抗静电剂，并发现松树比枫树有更 低的电阻和更高的抗静电能力。
在电合成方面的应用
一、性质稳定，溶解性好，可重复使用 二、能促进反应的进行 三、目标产物的选择性好，收率高 邓友全等于室温、常压、无催化剂条件下，在 [bmim]BF4、[bpy]BF4、[bmim]PF6离子液体中电 化学活化CO2，与环氧化合物反应，合成了环状 碳酸酯。反应后通过蒸馏将离子液体从反应混 合物中分离，离子液体重复使用5次后催化活性 还未见明显降。
离子液体及其相关介绍
第十组 邬锋华，刘昱辰，戚华吉，周曼
内容简介
* 离子液体及其性质 * 离子液体在电化学中的应用
* 研究进展
离子液体
离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、 完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融 盐。 按酸碱性不同可分： 酸性离子液体 中性离子液体 碱性离子液体
纤维素化学-5(2)-离子液体
2. 由于人类已经发现的纤维素溶剂还或多或少存在一些
缺点，而离子液体又具有很多独特的优越性能，被认 为是极具应用潜力的绿色溶剂，因而离子液体在纤维
素领域中的应用引起了人们极大的兴趣。
纤维素化学
Rogers的研究组发现并报道了一些具有形成氢键能
力的阴离子组成的离子液体可以溶解纤维素，其中１丁基-３-甲基咪唑氯盐离子液体（BmimCl）对纤维素表 现出最好的溶解能力，在１００℃加热的情况下聚合度 （ＤＰ）为１０００的可溶性纤维素浆粕的溶解度为１ ０％（质量），而在微波加热情况下纤维素的溶解度甚 至可以达到２５％ （质量） 。
纤维素化学
３
纤维素在离子液体中的均相衍生化反应
通过纤维素的均相衍生化反应，可以得到结构均一、
性能优良的纤维素衍生物。既可以引入活性相对较低的取 代基，也可以设计合成结构新颖的纤维素衍生物，甚至通 过一些基团保护技术，制备具有某些指定取代基分布方式 的产物，从而能够赋予纤维素材料以崭新的性能，将极大 丰富纤维素的应用和研究范围。因此，对于可溶解纤维素 的非水性离子液体而言，纤维素在其中的均相衍生化反应 在近年来已引起人们极大的兴趣。
蒸汽压小、性质稳定，对许多无机盐和有机物有良好的溶 解性，在电化学、有机合成、催化、分离等领域被广泛的
应用
纤维素化学
离子液体由带正电的离子和带负电的离子组成, 现 在多指在低于100摄氏度时呈液体状态的熔盐。
纤维素化学
1. 由于具有很多独特的优点，离子液体在近15年来已经
引起人们的广泛关注。
2. 相对于离子液体在有机合成、催化、分离和电化学等 领域的研究而言，离子液体用于天然高分子方面的研 究则较晚最初，人们发现离子液体对一些小分子碳水 化合物具有良好的溶解性能。
离子液体百科全书
离子液体百科全书标题：离子液体百科全书一、引言离子液体，作为一种新型的绿色溶剂，近年来在化学、材料科学、生物技术、能源科学等领域引起了广泛的关注。
它们的独特性质，如极低的挥发性、宽的电化学窗口、高的热稳定性和良好的溶解能力，使其在众多科研和工业应用中展现出巨大的潜力。
本文将作为一部离子液体的百科全书，逐步解析离子液体的基本概念、结构特性、制备方法、应用领域以及未来发展趋势。
二、基本概念离子液体，又称室温离子液体或熔盐，是一种在室温或接近室温下呈液态的盐。
其主要由阳离子和阴离子组成，其中阳离子通常为有机阳离子，如咪唑、吡啶、季铵等，而阴离子则多为无机或有机酸根离子，如卤素、硫酸氢根、羧酸根等。
三、结构特性离子液体的特殊性质主要源于其独特的结构特性。
首先，由于其由阴阳离子构成，离子液体具有高的电导率和离子迁移率。
其次，由于其阳离子通常是大的有机分子，使得离子液体具有较低的蒸气压和极低的挥发性。
此外，离子液体的结构可设计性强，通过改变阳离子和阴离子的种类和大小，可以调节离子液体的物理化学性质，以适应不同的应用需求。
四、制备方法离子液体的制备方法主要包括直接合成法和离子交换法。
直接合成法是将含有目标阳离子和阴离子的化合物在适当的条件下反应，生成目标离子液体。
离子交换法则是先制备出一种离子液体，然后通过离子交换反应，将其中的部分离子替换为所需的离子，得到目标离子液体。
五、应用领域1. 化学反应介质：由于离子液体具有宽的电化学窗口、高的热稳定性和良好的溶解能力，被广泛用作化学反应的介质，特别是在电化学反应、催化反应和生物质转化等领域。
2. 环境友好溶剂：由于离子液体的极低挥发性和生物降解性，被视为替代传统有机溶剂的理想选择，用于各种萃取、分离和纯化过程。
3. 能源存储与转换：离子液体在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等能源设备中有着重要应用，可以提高电解质的电导率和稳定性，增强设备的性能。
4. 生物技术和药物输送：离子液体因其对生物大分子（如蛋白质、DNA）的良好溶解性和稳定性，被用于生物样品的处理和分析，以及药物的配方和输送。
离子液体的定义
离子液体的定义自从安德森用物理方法分离出锂离子和钠离子后，人们就把这类固体物质叫做离子液体。
人们对它有不同的看法，有的认为它是特殊的液体，也有人认为它只是由水和蒸汽组成的混合物。
有关离子液体的研究还在继续进行中。
离子液体的定义为：某些分子电离成离子或原子失去电子后形成的一种物质。
一般为水和蒸气的混合物，其所含的阴、阳离子仅仅决定于分子结构本身，而与溶剂、温度、浓度等无关。
当然有些离子液体并非纯粹的离子化合物，如含有较多分子晶体而呈胶态或树脂状的聚合物，这时虽然它们也可能具有相应的化学活性，但却称不上是离子化合物了。
例如“神经树脂”可能是离子液体，但实际上它却含有分子晶体，不是真正意义上的离子液体。
可见要给离子液体下定义是比较困难的。
20世纪80年代以来，各国科学家在充分利用人造分子电离源（如高能电子源）及离子色谱技术基础上，对于离子液体的研究作出了大量的工作，提出了许多定义。
现代概念的离子液体可以描述为：阴、阳离子部分地由本身的分子、分子离子或原子所构成的低共熔物。
由于阴、阳离子仅通过键合作用相互联结，故分子量通常很大。
可以是单独的物质，也可以以水溶液或水合物的形式存在。
当它们受热时，会迅速聚集并进入汽化状态。
在一定的条件下，可以任意取代溶剂而不影响其性质。
具有相当的稳定性，即便受到破坏也可重新合成；不燃烧，也不爆炸；不溶解于水，易溶于有机溶剂；无毒，毒性远小于水，可代替水使用；热导率比水大10～100倍。
在外场作用下，还可发生电泳现象，液滴的大小与电场强度之间有线性关系。
当水被加热到60 ℃时，水分子可转变成小离子。
水加热到100 ℃时，水分子会失去结构而变成小离子。
随着温度升高，大部分小离子均匀地排列在水分子的晶格上，只有少数能穿透晶格层。
由于每个小离子只能与其他两个水分子联结成四个氢键，使每个小离子显示出四个水分子的正四面体结构。
18世纪，人们认识到在特定的条件下水分子可以脱离水分子的晶体结构，从而获得了脱水性。
离子液体
1, 离子液体是指由有机阳离子和无机/有机阴离子构成的室温下或室温附近呈液态的盐[ 1 ] 。
离子液体具有不挥发、液程宽、溶解强、热稳定性高、可调节、可循环利用[ 2 ]等特性,在多相分离[ 3 ]和化学反应[ 4 ]等领域显示出良好的应用前景,是在绿色化学的框架下发展起来的全新的介质和软功能材料。
2, 它具有如下优点: ( 1)几乎没有蒸气压、不挥发、无色、无味; ( 2)在较大的温度范围内,有很好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口; ( 3) 通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性[ 2- 4 ] 。
与其他固、液体材料相比, 离子液体往往展现出独特的物理化学性质及特有的功能, 是一类新型的介质或软!功能材料[ 5] 。
3,离子液体( Ion ic Liquids, 简写: ILs), 又称室温离子液体( Room or Ambient Temperature Ion ic L iqu ids, RTILs) , 是一类室温或相近温度下完全由离子组成的有机液体化合物。
离子液体一般由有机阳离子(目前研究的有机阳离子主要有: 咪唑类、吡啶类、季铵盐类、季膦盐类四类)和无机或有机阴离子组成(如[ PF6 ] - 、[ BF4 ] - 、Br- 、C l- 、I- 、[ A l2 C l7 ] - 、[A lC l4 ] - 等; 有机阴离子主要为含氟阴离子, 如[ ( CF3SO2 ) 2N ] - 、[ CF3 SO3 ] - 、[ CF3COO ] - 、[ CF3CO2 ] - 等[ 1- 4] 。
离子液体具有可设计, 品种多,性能独特, 应用领域广泛等特点。
4, 离子液体常规合成法主要包括一步法和两步法。
一步法: 采用叔胺与卤代烃或酯类物质发生加成反应，或利用叔胺的碱性与酸性发生中和反应而一步生成目标离子液体的方法［2］。
如Yuan 等采用一步法合成了胍类离子液体［3］和多种醇胺羧酸盐功能化离子液体［4，5］。
离子液体
* 离子液体及其性质 *离子液体的合成
* 离子液体的应用
* 展望
什么是离子液体
有机阳离子和阴离子组成的一类盐体系
R5 R4
阳离子
N + N R1 R2 R3
R4
R4 R1 R3 R2 P+ R3
+ N R
R1 R2
N+
阴离子
[BF4]NO3SO42-
[AlCl4]ClBr-
[CF3SO3]CO32-
[PF6]-
离子液体商品
无机盐和离子液体的熔点
Salt m.p. (oC) Ionic liquid m.p. (oC)
NaCl KCl K2CO3 AlCl3 NaCl-KCl (50:50) AlCl3- NaCl-KCl (60:26:14)
803 772 891 192 658 94 [BMIm]Cl 65
[BMIm][BF4]
[BMIm][PF6] [BMIm][CF3CO2]
-76
-8 -14
离子液体的特点
较低的熔点和较宽的沸程 常温下几乎无蒸汽压，可以用于真空反应 具有较高的热稳定性和化学稳定性 有很强的溶解性，可以溶解无机、有机、金属有机及聚酯 不可燃烧，无味 强极性，低配位能力 可以通过对正、负离子的合理设计，在较大的范围内调控离子液体的物理化学 l3”型的离子液体，此类离子 液体具有离子液体的许多优点，但对水和空气都相当敏感.如 [BMIM]AlCl4.该体系的酸碱性随AICl3的摩尔分数的不同而改 变.
另一类可称为“新型”离子液体，体系中与正离子匹配的负离子有多种选 择，如:BF4-、PF6-、SbF6-、AsF6-、TfO-、TfN-、CF3COO-、Cl-、Br-、I-、NO2-等.这 类离子液体与AICl3类不同，其具有固定的组成，对水和空气是相对稳定的.
离子液体的定义
离子液体的定义离子液体，简称ils（来自英文名ionic liquids缩写）。
通俗理解，“离子液体”是一类“有机盐”，由阴、阳离子所组成。
起初，研究人员得到一类室温下为液态（熔融态）的有机盐，后来把这类盐称为“离子液体”，目前，尚没有明确而有说服力的定义，我司综合“离子液体”研究和应用成果，定义：离子液体的定义 2基于此，“离子液体”应该具有如下特征：•阳离子为有机结构，阴离子任意，言外之意，阳离子为无机结构的，都不属于“离子液体”范畴•可熔融，有熔点，即有液程，言外之意，加热到分解时还没熔融的，都不属于“离子液体”范畴注：默尼化工科技（上海）综合相关研究和应用给予“离子液体”作出的定义，仅供参考业内学者的一些定义如下：1）室温离子液体（rtils - room temperature ionic liquids），室温范围内可呈现为液态的熔融盐2）100℃以内可呈现为液态的熔融盐（rtils的另一种说法）3）使用温度下可呈现为液态的熔融盐（张锁江院士于2017年在“第四届全国离子液体与绿色过程学术会议”上给出的定义）一般而言，离子化合物熔融成液体需要很高的温度才能克服离子键作用力，熔化为液体。
例如nacl的熔点为803℃，在高温下才能成为液体。
某些离子化合物的阴、阳离子体积差距很大，结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积，结构松散，阴阳离子间的作用力小，熔点低，在室温下能以稳定液态形式存在，”离子液体“便由此而产生。
从定义上看，不是所有“离子液体”在常温下是液体，也就是说，常温下，离子液体的定义 3。
离子液体常用术语有：•离子液体 -ionic liquid - il•室温离子液体 - room temperature ionic liquid -rtil•熔盐 - melten salt - ms•室温熔盐 - romm temperature melten salt - rtms•环境温度熔盐 - ambient temperature melten salt - atms•环境温度离子液体 - ambient temperature ionicliquid - atil•功能离子液体 - task specific ionic liquid -tsil•液态有机盐 - liquid organic salt - los•熔盐 - fused salt - fs•新型溶剂 - neoteric solvent - ns默尼化工科技（上海）致力于离子液体(ils)研发生产、应用推广和全球销售，拥有自主知识产权生产技术，产品质量和一致性因此得到保障，tel：021-。
离子液体
离子液体当前研究的离子液体的正离子有4类:烷基季铵离子、烷基季瞵离子、1, 3 -二烷基取代的咪唑离子、N - 烷基取代的吡啶离子记为。
根据负离子的不同可将离子液体分为两大类:一类是卤化盐。
其制备方法是将固体的卤化盐与AlCl3混合即可得液态的离子液体,但因放热量大,通常可交替将2种固体一点一点地加入已制好的同种离子液体中以利于散热。
此类离子液体被研究得较早,对以其为溶剂的化学反应研究也较多。
此类离子液体具有离子液体的许多优点,其缺点是对水极其敏感,要完全在真空或惰性气氛下进行处理和应用,质子和氧化物杂质的存在对在该类离子液体中进行的化学反应有决定性的影响。
此外因AlCl3遇水会放出HCl,对皮肤有刺激作用。
另一类离子液体,也被称为新离子液体,是在1992年发现[ emim ]BF4的熔点为12 ℃以来发展起来的。
这类离子液体不同于AlCl3离子液体,其组成是固定的,而且其中许多品种对水、对空气稳定,因此近几年取得惊人进展。
[center][center][center]其正离子多为烷基取代的咪唑离子[ R1 R3 im ] + ,如[ bmim ] + ,负离子多用BF4- 、PF6- ,也有CF3 SO3- 、(CF3 SO2 ) 2N- 、C3 F7 COO- 、C4 F9 SO3、CF3 COO- 、(CF3 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 3 C- 、(C2 F5 SO2 ) 2N- 、SbF6- 、AsF6、为负离子的离子液体要注意防止爆炸(特别是干燥时)。
离子液体种类繁多,改变阳离子和阴离子的不同组合,可以设计合成出不同的离子液体。
一般阳离子为有机成分,并根据阳离子的不同来分类。
离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子、烷基钅翁阳离子、N- 烷基吡啶阳离子和N, N ’- 二烷基咪唑阳离子等,其中最常见的为N, N ’- 二烷基咪唑阳离子。
离子液体合成大体上有2种基本方法:直接合成法和两步合成法。
离子液体简介全解
离子液体的毒性
• 离子液体因没有蒸气压,在使用过程中本身不会形成挥发 性有机物而被称为“绿色产品”,但离子液体本身并非 “绿色”产品—某些离子液体甚至是有毒的 • 从离子液体的制备、再生和处置过程看:目前用于制备离 子液体的主要原料(烷基取代咪唑、烷基取代吡啶、烷基 取代盐和烷基取代铵盐等)大多是挥发性有机物;而离子液 体的再生过程主要是采用具有挥发性的传统有机溶剂进行 萃取的过程;某些离子液体本身是有毒且难以生物降解的。 因此,在离子液体大规模应用前需对其应用风险进行评价。
离子液体的应用
1. 离子液体在有机合成中的应用，,如氧化还原反 应,加成缩合反应,C一C偶联反应,重排反应等。 2. 离子液体在催化反应中的应用。离子液体作为催 化剂可以改变化学反应的机理,提高反应速率和 选择性,增加产率,而且离子液体可以循环使用。 3. 离子液体在电化学中的应用。离子液体已在电池 技术、电化学合成、电沉积和电抛光等领域得到 了应用。
离子液体的物理化学性质—粘度
• 离子液体的一个很重要的性质是黏度,与传 统有机溶剂相比,离子液体的黏度通常要高 出1～3个数量级。 • 在大多数的应用中,离子液体可以与其他低 黏度化合物混合使用的。 • 对温度改变和污染物的存在高度敏感的， 温度的微小升高或者少量杂质的存在,都会 导致离子液体的黏度明显降低。
离子液体的选择
• 1.疏水性。室温条件下离子液形成。阴离子为 PF6-，(CF3SO2)2N-的离子液体均为疏水性的.而阴 离子为Cl-、BF4-和CF3SO3-的离子液体却是全部或 部分溶解于水。 • 2.价廉易得。具有(CF3SO2)2N-基团的离子液体相 对价格较贵,而阴离子为PF6-和BF4-的离子液体相 对便宜。
离子液体的特性
3)由于完全由离子组成,因此离子液体通常都具有良好的导电 性。 4)组成离子液体的有机离子可以调整和修饰，在理论上可以 组合出离子液体的种类数量巨大,根据不同的用途和场合, 对溶剂的不同要求,可以有更大的选择空间。 5)离子液体一般不可燃,大多具有较好的热稳定性和化学稳定 性;可以回收,重复使用,利于环保。 6)粘度低,热容大(相对桂油、石油醚等高沸点溶剂)。
离子液体种类
离子液体种类离子液体种类概述离子液体是一类特殊的液体，其主要特点是在室温下呈现出离子化的状态。
由于其独特的性质，离子液体在化学、材料、能源等领域都有着广泛的应用。
根据离子液体中阳离子和阴离子的种类不同，可以将其分为多种类型。
常见种类1. 烷基化咪唑离子液体烷基化咪唑离子液体是最常见的一类离子液体。
其通常由一种咪唑阳离子和一种烷基化阴离子组成。
这种类型的离子液体具有良好的稳定性和可溶性，在电解质、催化剂等领域有着广泛应用。
2. 磺酸盐型离子液体磺酸盐型离子液体通常由一种带有磺酸基团的阳离子和一种无机或有机阴离子组成。
这种类型的离子液体具有较高的电导率和较好的稳定性，在电池、电容器等领域有着广泛应用。
3. 磷酸盐型离子液体磷酸盐型离子液体通常由一种带有磷酸基团的阳离子和一种无机或有机阴离子组成。
这种类型的离子液体具有较高的电导率和较好的稳定性，在电池、电容器等领域有着广泛应用。
4. 氟化物型离子液体氟化物型离子液体通常由一种带有氟化物基团的阳离子和一种无机或有机阴离子组成。
这种类型的离子液体具有极高的电导率和良好的稳定性，在电池、电容器等领域有着广泛应用。
5. 硫酸盐型离子液体硫酸盐型离子液体通常由一种带有硫酸基团的阳离子和一种无机或有机阴离子组成。
这种类型的离子液体具有较高的电导率和良好的稳定性，在电池、电容器等领域有着广泛应用。
6. 铝氯化物型离子液体铝氯化物型离子液体通常由一种铝氯化物阳离子和一种无机或有机阴离子组成。
这种类型的离子液体具有较高的电导率和良好的稳定性，在电池、电容器等领域有着广泛应用。
7. 硼酸盐型离子液体硼酸盐型离子液体通常由一种带有硼酸基团的阳离子和一种无机或有机阴离子组成。
这种类型的离子液体具有较高的电导率和良好的稳定性，在电池、电容器等领域有着广泛应用。
8. 氨基酸型离子液体氨基酸型离子液体通常由一种带有氨基酸基团的阳离子和一种无机或有机阴离子组成。
这种类型的离子液体具有良好的生物相容性，在医药、生物技术等领域有着广泛应用。
离子液体
2、离子液体的特性
1. 蒸汽压低---几乎不挥发 2. 液态温度范围(液程)宽 3. 溶解范围广且具介质和催化双重功能 4. 电化学稳定性高,电化学窗口宽 5. 热稳定性好，不易燃烧 6. 酸碱可调，具可设计性，可循环使用
3、离子液体的分类
按阳离子类型分类：咪唑类、吡啶类、吡咯类、 铵盐、季膦盐、锍盐等
Sil Wellens,et al. GreenChem.,2012, 14,1657–1665
b、在生物技术中的应用
李雪琴等选择了疏水性的离子液体 [C4 mim][PF6 ]和亲 水性的离子液体 [C4 mim][BF4])作萃取剂,对光甘草定 提取液进行了萃取,并对离子液体的再生进行了研究,结 果表明:亲水性的离子液体和光甘草定提取液无法分层, 而疏水性的离子液体分层清晰,并得疏水性离子液体[C4 mim][PF6]萃取光甘草定最佳萃取工艺条件,计算得光甘 草定的回收率大于 90%,离子液体循环使用5次,萃取率 未见明显下降.
光甘草定回收率：
李雪琴，郭瑞丽等. 化学研究与应用. 2013,25(2)：169-173
3、ILs在其他领域中的应用
a.电化学领域---做电解质或Li参杂电极等；
b.材料领域----可与铂或金等金属复合做纳 米材料；
展望
世界上有众多领 域的科学家在研究室 温离子液体这个题目， 从侧面反映出室温离 子液体的研究具有重 要的科学意义。
按阴离子类型分类
离子液体的种类有很多 大致上可以分为:AlCl3 型、非AlCl3型和其他特殊类型。前2种离子液 体的主要区别在于负离子不同。
1 A1C13 型：主要用于电化学和化学反应中，可同时作 溶剂和催化剂。但其热稳定性和化学，稳定性较差，且 不可遇水，空气中有水蒸气也不行，使用不便。
离子液体简介
• 1996年BonhoteP.和DiasA.采用固定阴离子，即改 变咪唑分子上不同的取代基的方法，系统的合成 了一系列离子液体，制得35个咪唑离子液体，详 细介绍了许多合成方法及各种性质如熔点、与水 的溶解性、粘度、电导率、密度、折射率及随t变 化的测定。并得出以下三点结论；（1）非对称的 阳离子比对称性的阳离子形成的离子液体有较低 的熔点；（2）阴阳离子之间如果形成氢键，熔点 升高，粘度增大；（3）阳离子带长链取代基的离 子液体与有机溶剂的互溶性增加。
离子液体展望
• 国际离子液体领军人物Rogers 教授在 Nature 上撰 文指出[6]：“由于离子液体数目巨大, 几乎没有规 律可循(除经验规则外), 选择合适的离子液体是困 难和偶然的. 所有离子液体应用研究人员都面对 一个挑战, 其危险就是竞争对手有机会做出更好 的选择. 现在只能寄希望于物性模型和预测方法. 离子液体各种数据的积累, 将促进其应用不仅限 于溶剂范围, 必须认识到离子液体将创造激动人 心的基础科学突破. ”
离子液体的毒性
• 离子液体因没有蒸气压,在使用过程中本身不会形成挥发 性有机物而被称为“绿色产品”,但离子液体本身并非 “绿色”产品—某些离子液体甚至是有毒的 • 从离子液体的制备、再生和处置过程看:目前用于制备离 子液体的主要原料(烷基取代咪唑、烷基取代吡啶、烷基 取代盐和烷基取代铵盐等)大多是挥发性有机物;而离子液 体的再生过程主要是采用具有挥发性的传统有机溶剂进行 萃取的过程;某些离子液体本身是有毒且难以生物降解的。 因此,在离子液体大规模应用前需对其应用风险进行评价。
离子液体的应用
4.离子液体在色谱分析中的应用 离子液体在色谱分析领域的应用主要集中在气相色谱、高 效液相色谱和毛细管电泳色谱上。 ①离子液体在气相色谱中主要用作固定相,可以耐高温,而 且稳定性和选择性都很高,特别是当分析非极性和中极性 分子样品时,分离效果最好,近年来也开发出了手性离子液 体固定相和新型离子液体改性固定相。 ②离子液体在高效液相色谱中既可以作固定相,又可作流 动相的添加剂。离子液体作为固定相可以明显改善分离效 果,缩短分离时间,提高色谱峰对称度;将离子液体添加进流 动相,可以防止色谱峰拖尾,提高溶质样品的分离度。
离子液体
我国现状
我国对离子液体的研究起步相对晚，2003年，在邓友全教授的带领下，中科院兰州物理研究所成功地使用离 子液体作为催化体系，用二氧化碳取代剧毒的光气和一氧化碳等应用于异氰氰酸酯中间体的合成，2005年，我国 中科院过程工程研究所自主开发成功了离子液体规模化制备清洁技术，解决了小规模制备原料成本高、合成过程 复杂、溶剂和原料循环利用差、污染严重、转化率低等问题。2010年，成都华西化工研究所将离子液技术应用于 工业烟气治理，其自主开发的离子液循环法脱除和回收烟气中二氧化硫装置充分发挥了离子液的优点，脱硫率超 过99.5%，而且成本低，无二次污染，为全球首套实现产业应用的基于离子液理论的烟气治理工业装置。
二、离子液体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积； 三、可操作温度范围宽（-40～300℃），具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环 利用； 四、表现出 Lewis、Franklin酸的酸性，且酸强度可调。 上述优点对许多有机化学反应，如聚合反应、烷基化反应、酰基化反应，离子溶液都是良好的溶剂。
两步合成
直接法难以得到目标离子液体，必须使用两步合成法。两步法制备离子液体的应用很多。常用的四氟硼酸盐 和六氟磷酸盐类离子液体的制备通常采用两步法。首先，通过季胺化反应制备出含目标阳离子的卤盐；然后用目 标阴离子置换出卤素离子或加入Lewis酸来得到目标离子液体。在第二步反应中，使用金属盐MY(常用的是AgY)， HY或NH4Y时，产生Ag盐沉淀或胺盐、HX气体容易被除去，加入强质子酸HY，反应要求在低温搅拌条件下进行，然 后多次水洗至中性，用有机溶剂提取离子液体，最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体。特别注意的是，在 用目标阴离子Y交换X-(卤素)阴离子的过程中，必须尽可可能地使反应进行完全，确保没有x.阴离子留在目标离 子液体中，因为离子液体的纯度对于其应用和物理化学特性的表征至关重要。
离子液体
离子 液体
体积差异较大；
对称性较低
静电势很高；
高熔点
静电势较低；
低熔点
在1914年Sudgen等人就制得了一种熔点为12℃ 的离子液体EtNH2+ HNO3的合成 极易爆炸，但由于当时没有发现合适的用途， 并未引起人们的关注， 其后在该领域的研究进展也就非常缓慢。 1948年，第一个基于氯化铝负离子的离子液体 在专利中出现，其具有较高的导电性。
按照合成方法
以正离子的不同对离子液体进行分类
以下四种类型： 普通季胺盐离子液体、普通季磷盐离子液体、 咪唑盐离子液体和吡啶盐离子液体
以负离子的不同对离子液体进行分类
以下两种类型： 一类是“正离子卤化盐+”型的离子液体，如 [BMIM]AICl4，该体系的酸碱性随A1C14的摩尔 分数的不同而改变，此类离子液体具有离子液 体的许多优点，但对水和空气都相当敏感； 另一类可称为“新型”离子液体，体系中与 正离子匹配的负离子有多种选择，如： 这类离子液体与A1C14类不同，其具有固定的 组成，对水和空气是相对稳定的。
外场强化法: 微波法:是通过极性分子在快速变化的电磁场中不断 改变方向而引起分子的摩擦发热，属于体相加热。微波法 加热升温速度较快，可极大地提高反应速率(有些反应只 需几分钟)，甚至提高产率和纯度。 超声波法:超声波借助于超声空化作用能够在液体内部 形成局部的高温高压微环境，并且超声波的振动搅拌作用 可以极大地提高反应速率，尤其是非均相化学反应。微反 应器法一般是指在一个内部尺寸为几微米到几百微米的小 型微反应器内进行的反应。微反应器不但具有所需空间小、 质量和能量消耗少以及反应时间短的优点，而且能够显著 提高产物的产率与选择性以及传质传热效率。 微反应器法: 微反应器法一般是指在一个内部尺寸为几微米到几百 微米的小型微反应器内进行的反应。微反应器不但具有所 需空间小、质量和能量消耗少以及反应时间短的优点，而 且能够显著提高产物的产率与选择性以及传质传热效率。
离子液体介绍
离子液体是指全部由离子组成的液体，如高温下的KCI, KOH呈液体状态，此时它们就是离子液体。
在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质，称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等，目前尚无统一的名称，但倾向于简称离子液体。
在离子化合物中，阴阳离子之间的作用力为库仑力，其大小与阴阳离子的电荷数量及半径有关，离子半径越大，它们之间的作用力越小，这种离子化合物的熔点就越低。
某些离子化合物的阴阳离子体积很大，结构松散，导致它们之间的作用力较低，以至于熔点接近室温。
离子液体的历史可以追溯到1914年，当时Walden报道了(EtNH3)N03的合成(熔点12℃) 。
这种物质由浓硝酸和乙胺反应制得，但是，由于其在空气中很不稳定而极易发生爆炸，它的发现在当时并没有引起人们的兴趣，这是最早的离子液体。
一般而言，离子化合物熔解成液体需要很高的温度才能克服离子键的束缚，这时的状态叫做“熔盐”。
离子化合物中的离子键随着阳离子半径增大而变弱，熔点也随之下降。
对于绝大多数的物质而言混合物的熔点低于纯物质的熔点。
例如NaCl的熔点为803℃，而50 %LICI-50 %AICl3(摩尔分数)组成的混合体系的熔点只有144℃。
如果再通过进一步增大阳离子或阴离子的体积和结构的不对称性，削弱阴阳离子间的作用力，就可以得到室温条件下的液体离子化合物。
根据这样的原理，1915年RH.Hurley和T.P Wiler首次合成了在环境温度下是液体状态的离子液体。
他们选择的阳离子是正乙基吡咤，合成出的离子液体是溴化正乙基吡咤和氯化铝的混合物。
但这拼中离子液体的液体温度范围还是相对比较狭窄的，而且，氯化铝离子液体遇水会放出氯化氢，对皮肤有束刺激作用。
直到1976年，美国Cblorado州立大学的Robert利用AICl3/[N-EtPy]Cl 作电解液，进行有机电化学研究时，发现这种室温离子液体是很好的电解液，能和有机物混溶，不含质子，电化学窗口较宽。
离子液体_??????
离子液体
离子液体是一种特殊的液体，其中的离子能够在液相中自
由运动。
通常情况下，离子液体由一个阳离子和一个阴离
子组成，它们通过离子键相互结合。
由于离子液体具有低
蒸汽压、高热稳定性、较宽的电化学窗口等特点，因此在
多个领域中具有广泛的应用：
1. 反应媒介：离子液体可以作为合成化学反应的溶剂，尤
其是在高温或高压条件下。
它们可以提供更好的催化性能、选择性和反应速率，从而促进一些传统反应的进行或开发
新的反应。
2. 电池材料：离子液体可以用作电池的电解质。
相对于传
统的有机溶剂，离子液体具有更好的离子传导性能和较宽
的电化学稳定性，因此可以提高电池的性能和循环寿命。
3. 分离技术：由于离子液体对多种物质具有高度可调控性，可以通过改变离子液体的化学组成和结构，使其具有选择
性吸附和分离某种特定物质的能力。
因此离子液体在分离技术中有着潜在的应用前景。
4. 传热介质：由于离子液体的高热稳定性和低蒸汽压，可以将其用作传热介质，替代传统的有机热油。
离子液体的高热稳定性和低挥发性可以提高热能转移的效率，降低传热系统的安全风险。
5. 其他应用：离子液体还可以应用于涂料、催化剂、溶剂提取等领域，具有很大的潜力。
然而，由于离子液体的制备成本较高，纯度难以控制等问题，限制了其在一些领域的应用。
目前科学家们正在继续研究开发新的合成方法和改进现有的离子液体技术，以推动离子液体的商业化应用。
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J. Peng, Y. Deng ， Tetrahedron Lett., 2001, 42(3), 403-405.
药物合成
2 0 0 0 ， Seddon 等 人 完 成 了 [C4dmim][PF6] 中 药 物 （Pravadoline）的全合成，产率可达99％。
Khadilkar, Synth. Commun. 2000, 30, 1605 Christopher J., Adams M., Chem. Common., 1998, 19 (7); 2097-2098
Diels-Alder reaction
Lee等人报道了在 emim+/ BuPy+--AlCl4 进行D-A反应。
常见的有机阳离子
有机铵离子 吡啶离子
有机磷离子 咪唑离子
按阴离子区分
AlCl3型 负离子中含稀散元素和过渡金属元 素(Al、Fe、Ga、In等)的离子液体。 自1982年Wikes等发现N-乙基-N’甲基咪唑(emim)Cl-AlCl3以来，AlCl3型离
子液体开始被重视，它主要用于电化学和化学反应中，可同时作溶剂和催化剂。
功能型离子液体体系
• 近年来,离子液体研究快速且成功地扩展到分离分析、清洁 能源、生命科学以及功能材料等研究领域
邓友全等，科学通报，2004，49（6），515-521 寇元等，化学进展，2003，15（6）：471-476
三代离子液体
三、离子液体的分类与合成
按照阴离子类型分类
金属类
非金属类
按照有机阳离子类型分类
四、离子液体的性质、特点及应用
溶解性 熔点（阳离子空间不对称性） 粘度（氢键，范德华力，温度，阳离子结构） 密度（温度，阳离子体积） 酸碱性 热稳定性 导电性和电位窗
郭文希等，辽宁化工，2003，32（6），256-259
1、主要特点
✓非挥发性或”零”蒸汽压 ✓低熔点(可低到-90℃)
烷基的碳原子越多，熔点越低 阴离子越大，熔点越低
优点： 1. 反应程序简单化，产率极高 2. 第二步没有铝盐存在，且废弃物大大减少
Pure Appl. Chem., 2000, 72(7):1391-1398
b. 离子液体作为溶剂用于无机合成
Dai.等在离子液体中室温制备SiO2气凝胶
决定因素：老化时间
传统方法的缺点 溶剂易挥发，超临界干燥 离子液体作为溶剂的优点 极低的蒸汽压, 完全的离子态,有机溶剂萃取
Chem. Commun. 2000, 837
Friedel-Crafts acylation
Khadilkar 用 BPAlCl4代替酰氯、酸酐、卤代烃在 Lewis酸/AlCl3进行了F-C反应。
优点： 1. 避免使用大量的AlCl3 /酰氯或卤代烃溶剂。 2. 环境友好, 可以取代传统的酸催化剂。
延长老化时间
增加聚合速度
免去了超临界干燥
Dai Y. H. Ju,et al，Chem. Commun., 2000, 243–244
c.离子液体作为溶剂与纳米技术结合
低的表面张力和表面能
Yong Zhou等在离子液体 中合成TiO2纳米颗粒，具 有高的热稳定性和光催化 反应活性
2－3nm 6.3nm
Fukushima 等人将离子液体与碳纳米管混 合后得到了性能良好的一种凝胶物，来解决碳 纳米管加工中的一些关键问题。
制备Ag纳米微粒
HO
O H + AgNO3
[BMI][BF4] CH3CH2OH
Ag + Rm
Ag纳米微粒的X射线衍射(XRD)
Acta Phys.-Chim.sin. 2004,20(5) 554-556
一些盐的熔点
常规盐
熔点/oC
NaCl
803
KCl
772
K2CO3
891
AlCl3
192
NaCl-KCl
658
(50:50)
AlCl3-NaCl-KCl 94 (60:26:14)
离子液体
熔点/oC
[BMIm]Cl
65
[BMIm][BF4]
-76
[BMIm][PF6]
-8
[BMIm][CF3CO2] -14
不对称环氧化反应
不对称催化—— 不对称环氧化反应 Song等人研究结果表明RTILs在选择氧化反应中也具有优越性。 在原来的溶剂中加入RTILs bmimPF6后可以提高催化活性。
加入前： conv. 86%，ee: 96% ------6h 加入后： conv. 86%，ee: 96% ------2h
邓友全等，科学通报，2004，49（6），515-521
离子液体 电解质溶液
室温离子液体的结构
离子之间作用力 ，晶格能 ，熔点 ，室温 下呈液态,所以称之为室温离子液体。
J.Z. Yang, Green Chem., 2004, 6, 541-543.
3CF O
O CF3
CF3
S O
S N_
O
优点： 1. 极性，Lewis酸性可调，可以提高产率和立体选择性。 2. 催化剂可以循环使用、反应蒸气压低、无爆炸性、热
稳定性高，而且易于操作。
Tetrahedron Lett. 1999, 40, 2461
Beckman Rearrangement
Y. Deng 等人在BPBF4, BMIBF4实现了Beckman 重排 （solvent free）
AlCl3型离子液体中Cl，但其热稳定性和化学稳定性较差，且不可遇水，空气中
有水蒸汽也不行，需要在真空或惰性气体保护条件下操作，使用不方便。
Cl-
-
3
M
+
Cl
-
Cl
-
Cl
非AlCl3型
主 要 是 以 PF6-、BF4- 、C2H5OSO3-、C2H5OCO3-、（C2H5O)3SiO-、 CF3SO3- 、 (C2F5O)3SiO、(CF3SO2)2N- 、C2F5OSO3- 、C2F5OCO3- 、等 为负离子的离子液体。
• 20世纪80年代中,Seddon和Hussey等将氯铝酸离子液体当作 一类非水极性溶剂,研究不同过渡金属配合物在其中的电化 学行为、谱学性质以及化学反应等
对水和空气 敏感
耐水型离子液体体系
• 20世纪90年代,合成了一类以1-3-二烷基咪唑氟硼酸盐或磷 酸盐为代表的新型离子液体,使得离子液体的研究和应用迅 速扩展
1992年Wikes等发现了对水、大气稳定的且组成固定的(emim)BF4 离子液体，其后人们对离子液体的研究迅猛发展，品种已达到几百种，其
中 研 究 较 多 的 负 离 子 有 BF4-、PF6-、(CF3SO3-)、[N(CF3SO2)2-] 等 ， 电 化 学窗口一般大于3 V，有些甚至6 V以上。
✓宽液程(可达300℃) ✓极佳的溶解性
无污染，可循环 化学反应的优良溶剂
✓结构可设计性
需求特定，量体裁衣
合理选择阳离子与阴离子可形成众多液体离子的组合，他们能够满足 化学反应的需要；
通过改变阳离子与阴离子的结构，从而调整离子液体的溶解度、密度、
流动性等，以满足所需要求。
✓宽的电化学窗口
在电化学领域的广泛应用
室温离子液体
内容提纲
➢ 一、定义 ➢ 二、发展历史 ➢ 三、分类及合成 ➢ 四、性质、特点及应用 ➢ 五、总结与展望
参考图书： 邓友全：离子液体－－性质、制备与应用，中国石化出版社，2006 张锁江等：离子液体－－从基础研究到工业应用，科学出版社，2006
一、什么是室温离子液体？
室 温 离 子 液 体 （ room temperature ionic liquids）：是指在室温或室温附近温度下呈液态 的,仅由离子组成的物质。
不对称氢化反应
过渡金属络合物的碳碳双键不对称催化是均相催化研究 较多的反应之一。 传统方法缺点： 产物分离难，催化剂难以循环利用。
Duport等人在离子液体中进行不对称氢化反应：
优点： 1. RTILs可以回收，催化剂可以循环利用。 2. 氢化产物可以定量的从反应混合物中分离。
Tetrahedron Asymmetry, 1997, 8(2):177
OS
3
CF
_N S
O
O
O
Mn+
O
OS
_ N
CF
3
SO
O
_ N
O S
O
CF3
S
3
CF3 O
O CF
室温离子液体屏蔽离子氛模型
离子液体中异号离子
离子液体中同号离子
J.Z. Yang, Green Chem., 2004, 6, 541-543.
溶质的离子
室温离子液体屏蔽离子氛模型
两种典型的室温离子液体
季铵盐类
季鏻盐类
烷基吡啶类 烷基咪唑类
李汝雄等，现代化工，2003，23（10）：17-21 李汝雄等，化工新型材料，2002，30（9):13-16
常见的阴离子
金属类：AlCl4- 、 Al2Cl7- 、Au2Cl7- 、Fe2Cl7-、 Sb2F11-、Cu2Cl3- 、Cu3Cl4- 、 非金属类：BF4-、PF6-、NO3-、NO2-、 SO4-、 CF3SO3- 、CF3CO2-
离子然后在表层附着含催化剂的多层离液体，已成功用于1-己烯的氢甲酰化 反应）。
a. 离子液体作为溶剂用于有机合成
用途： 室温离子液体可直接用于付氏烷基化、酰基化、酯 化和催化等反应的溶剂。
优点： 避免挥发性有机化合物 （VOCs）带来的环境污染 和对人类的危害，是传统有机溶剂的理想替代品， 是环境友好的绿色溶剂。