离子液体

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离子液体的特点

离子液体的特点

离子液体的特点

离子液体的特点

离子液体(IL)是由离子构成的液体,具有独特的物理、化学性质,是近年来新兴的一类液态有机物。它以其独特的性质迅速地得到了广泛的应用。离子液体具有独特的物理和化学性质,使其在物理和化学领域都有着广泛的应用。

1. 稳定性高

离子液体的溶剂稳定性高。这是由于它们由离子而不是分子构成,因此不容易发生分子间的反应。离子液体还可以显著地抑制氧气的挥发,从而降低产品的污染。

2. 热稳定性高

离子液体的热稳定性高,可以在高温下使用,尤其是对于高温的化学和物理实验,离子液体是最佳的溶剂。

3. 密度低

离子液体密度比液态有机分子低,因此非常适合在液体相中使用。

4. 低表面张力

离子液体具有低表面张力,因此它们可以被用作润湿剂和消泡剂,广泛应用于医药、洗涤剂、涂料和日化等行业。

5. 稳定的热稳定性

离子液体具有稳定的热稳定性,可以在室温条件下保持长期稳定,这一特性使其能够在高温条件下保持活性,对于热敏性的有机物具有良好的保护作用。

离子液体阴阳离子

离子液体阴阳离子

离子液体阴阳离子

离子液体(Ionic Liquids,简称“ILs”),是指在室温下为液态且主要成分为离子的化合物。其中,阴离子和阳离子的电荷不平衡,使得离子液体具有高度稳定性、低挥发性、极好的溶解性、独特的物理性质和化学性质等诸多特点,因此在化学、材料学、能源和环境等领域具有广泛的应用前景。下面将分别从阴离子和阳离子两个角度来介绍离子液体。

一、阴离子

1. 典型阴离子

目前,离子液体中阴离子种类较多,其中一些典型的阴离子有:

(1)六氟磷酸根离子(PF6-):是目前应用最广泛的阴离子之一,由于其具有高度稳定性和可溶性,在催化反应、电化学、液-液萃取等方面具有重要应用。

(2)甲基磺酸根离子(CH3SO3-):是一种弱碱性离子,其单独或与其他离子液体剂型结合可以用于材料制备、表面改性和催化等应用。

(3)丝氨酸根离子(TFSI-):拥有较低的电导率和可溶性,具有较好的化学稳定性,在锂离子电池、超级电容器和液态电解质等方面有潜在应用。

2. 阴离子的改性与设计

离子液体作为一种新型分子设计材料,阴离子的改性和设计对其性能

与应用具有重要影响。通过对阴离子结构的调控,可以产生新的物化

性质,并扩展其应用领域。例如:

(1)在空气稳定性方面,使用含氧官能团的阴离子可以提高离子液体

的氧化稳定性。

(2)在物理性质方面,调整不同链长的烷基基团,可以影响凝胶温度、溶解度和流变学特性等。

二、阳离子

1. 典型阳离子

由于阳离子通常是有机阳离子,种类相对较少,其中广泛应用的几种

阳离子有:

(1)1-丁基-3-甲基咪唑(BMIM+):是目前应用最广泛的阳离子之一,具有优异的热力学性质和化学稳定性,广泛应用于锂离子电池、电解质、催化剂等方面。

离子液体的分类、合成与应用

离子液体的分类、合成与应用

离子液体的分类、合成与应用

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,在许多领域中有着广泛的应用。本文旨在介绍离子液体的分类、合成与应用,以期为相关领域的研究提供一定的参考。

离子液体是指全部由离子组成的液体,具有良好的导电性、稳定性和可设计性。离子液体在科学领域中有着广泛的应用,如催化剂、电化学、材料科学等。本文将重点介绍离子液体的分类、合成与应用。

离子液体可以根据不同的阳离子和阴离子进行分类。根据阳离子的类型,离子液体主要分为以下几类:

烷基咪唑离子液体:这类离子液体具有较高的熔点和良好的热稳定性,是应用最广泛的离子液体之一。

吡啶鎓离子液体:这类离子液体具有良好的化学稳定性和较高的粘度,适用于高温下的催化反应。

季铵盐离子液体:这类离子液体具有较低的熔点和较高的电导率,适用于电化学领域。

季膦盐离子液体:这类离子液体具有较高的稳定性和低毒性,适用于

食品和医药等领域。

根据阴离子的类型,离子液体也可以分为以下几类:

氯离子型离子液体:以氯离子为阴离子的离子液体,具有较低的熔点和较高的电导率。

溴离子型离子液体:以溴离子为阴离子的离子液体,具有较高的稳定性和良好的溶解性。

氟离子型离子液体:以氟离子为阴离子的离子液体,具有极高的稳定性和低表面张力。

磷酸根型离子液体:以磷酸根为阴离子的离子液体,具有较高的粘度和良好的热稳定性。

选择合适的阳离子和阴离子:根据需要选择合适的阳离子和阴离子,以满足对离子液体的性质和应用要求。

合成阳离子:将选择的阳离子进行化学合成,得到目标阳离子。

合成阴离子:将选择的阴离子进行化学合成,得到目标阴离子。

离子液体资料

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。

离子液体百科全书

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。

离子液体组成

离子液体组成

离子液体组成

离子液体是一种特殊的液体,由离子化合物组成,通常包含一种离子,也可以包含多种离子。最常见的离子液体是由阳离子和阴离子组成的。离子液体已被证明具有广泛的应用领域,如化学、生物化学、材料科学和电化学等领域。离子液体的组成非常重要,因为它决定了其物理化学特性和应用价值。

离子液体的组成可以分为三部分:阳离子、阴离子和物质性质。

1. 阳离子

离子液体中的阳离子通常是具有正电荷的有机或无机离子。常见的离子液体阳离子包括:

1)1-烷基-3-甲基咪唑离子([CnMim]+):这是最常用的离子液体阳离子之一,其中n 的值通常为6或8。[CnMim]+阳离子具有较低的熔点和较高的化学稳定性,因此被广泛应用于电化学和化学反应中。

2)4-烷基吡啶离子([Py]+):这是另一个重要的离子液体阳离子,其性质类似于[CnMim]+阳离子。[Py]+阳离子有助于电化学反应的速率和效率。

3)季铵盐阳离子:包括N,P和S等元素的离子,这些阳离子通常用于生物化学和药物学领域。

1)六氟磷酸盐([PF6]-):这是最常见的离子液体阴离子之一,具有较高的化学稳定性和较低的毒性。

3)硫酸盐([SO42-]):这是一种具有多种阴离子同步存在的离子液体,具有一系列应用领域,包括电化学、化学反应、纳米材料制备等。

3. 物质性质

离子液体的物质性质也是其组成的重要部分。主要的物质性质包括密度、粘度、溶解度、电导率、表面张力等。这些物质性质是离子液体在化学反应和材料科学中的应用所必需的,因为它们影响着离子液体的处理方式和效率。

总之,在选择离子液体时,需要考虑其阳离子、阴离子和物质性质。选择适当的离子液体是非常重要的,因为它可以影响到其应用的效果和成功率。

离子液体

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)。

离子液体的种类

离子液体的种类

离子液体的种类

离子液体被称为“绿色溶剂”,因为它是一种无毒、无味、无色

的新型溶剂,具有高度的化学稳定性、强解离能力和优良的热化学性能,在环境保护、新能源、材料科学、生命科学等领域具有广泛应用

前景。

目前已经发现数千种离子液体,其中常见的类别包括:

1. 烷基取代型离子液体:是最常见的一类离子液体,由有机烷

基阳离子和无机阴离子组成,例如:[BMIm][PF6]、[EMIm][BF4]等。

2. 芳香族离子液体:由芳香族离子阳离子和无机阴离子组成,

具有较好的溶解性能,在医药、有机合成、催化等领域得到广泛应用,例如:[PhIm][BF4]、[PhPy][NTf2]等。

3. 磷酸盐离子液体:由磷酸盐阳离子和无机阴离子组成,具有

良好的稳定性和燃烧性能,在电化学、电池、液态晶体、化学反应等

方面有着广泛的应用,例如:[P66614][PF6]、[P66618][TFSI]等。

4. 氢氧化物盐离子液体:由氢氧化物阳离子和无机阴离子组成,具有较好的热性质和化学稳定性,在催化、分离、加氢等领域有着广

泛的应用,例如:[N8881][OH]、[P1888][OH]、[N1,1,2,2][OH]等。

5. 具有特定功能的离子液体:例如酸性、碱性、疏水性、覆盖

性等功能,如[HMIm][HSO4]、[Et3MeN][ES]、[CP13Amim][LS]等。

总之,离子液体种类繁多,每种离子液体都具有独特的性质和应

用前景,在各个领域都有不同的应用,可以为我们提供更多实现环境

友好、绿色可持续发展的解决方案。

离子液体,热导率

离子液体,热导率

离子液体,热导率

离子液体是一种含有离子的液体,由阴离子和阳离子组成。离子液体具有很高的热导率,主要是由于其内部离子之间的电荷传递能力强。

离子液体的热导率通常比传统的有机溶剂和水高很多。离子液体的热导率一般在0.1-10 W/(m·K)之间,通常比大多数有机溶剂高10倍以上。

离子液体的高热导率主要是由于其内部的离子间相互作用导致了很好的能量传递。离子液体中,离子之间的电荷传递速度很快,这导致了很好的热传导能力。

另外,离子液体的分子结构比较稳定,分子间力较强,这也有助于其热导率的提高。

总之,离子液体具有很高的热导率,这使得它在一些热传导性能要求较高的领域有着广泛的应用潜力。

离子液体的定义

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。

离子液体的物理性质与应用

离子液体的物理性质与应用

离子液体的物理性质与应用

离子液体是指在较低温度下,由离子组成的一种液体物质。相较于

传统的有机溶剂或水溶液,离子液体具有独特的物理性质和化学性质,因此在多个领域有着广泛的应用。本文将对离子液体的物理性质进行

探讨,并介绍其在不同领域的应用。

一、离子液体的物理性质

1. 密度和黏度:离子液体的密度通常较高,约为水的2-3倍。这是

由于离子液体中带电离子之间的静电吸引力导致的。同时,由于离子

液体中的离子较大,分子间的距离相对较远,因此离子液体的黏度较高。

2. 熔点和沸点:离子液体的熔点通常较低,一些离子液体甚至可以

在室温下存在。这是由于离子液体中的离子静电排斥力的存在,使得

离子之间的结构较不稳定。然而,由于离子液体中存在大量的离子对,使得离子液体的沸点较高。

3. 溶解性:由于离子液体中离子的高度极化特性,使得离子液体能

够溶解诸多极性和非极性溶质。这为离子液体在催化、分离和电化学

领域等提供了良好的应用基础。

4. 热稳定性:离子液体在高温下通常能够保持其结构和性质的稳定性。这使得离子液体可以在高温条件下应用于高温反应、高功率电池

等领域。

二、离子液体的应用

1. 光催化:离子液体的特殊性质使其成为一种优秀的催化剂。由于

离子液体的高度极化性质,使得其能够有效促进光催化反应的进行。

离子液体可以作为催化剂的载体,也可以与金属离子形成稳定的配合

物用于光催化反应。

2. 电化学领域:离子液体由于其优异的导电性和化学稳定性,被广

泛应用于电化学领域。离子液体可以作为电解质在电池、超级电容器、燃料电池等能源转换和储存装置中使用。此外,离子液体也可用作电

离子液体化学

离子液体化学

离子液体化学

离子液体(或称离子性液体)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自由离子构成的物质,称为室温离子液体、室温熔融盐(室温离子液体常伴有氢键的存在,定义为室温熔融盐有点勉强)、有机离子液体等,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。

【种类】

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。离子液体作为离子化合物,其熔点较低的主要原因是因其结构中某些取代基的不对称性使离子不能规则地堆积成晶体所致。它一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成,常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等,阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。

研究的离子液体中,阳离子主要以咪唑阳离子为主,阴离子主要以卤素离子和其它无机酸离子(如四氟硼酸根等)为主。但近几年来又合成了一系列新型的离子液体,例如在阳离子方面,Shreeve领导的研究小组合成了一些新型阳离子的离子液体如下所示:

在阴离子方面,Yoshida研究小组也合成了一些新型阴离子的离

子液体,由于离子液体本身所具有的许多传统溶剂所无法比拟的优点

及其作为绿色溶剂应用于有机及高分子物质的合成,因而受到越来越多的化学工作者的关注。

离子液体种类

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。

离子液体及相关介绍

离子液体及相关介绍

0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Year
主要内容
离子液体的概述 离子液体的分类 离子液体的性质和特点 离子液体的应用 离子液体的未来展望
离子液体的概述
陆海昕
①离子液体的概念 ②离子液体的组成 ③离子液体的制备
离子液体的概念
离子液体( ionic liquids) 就是在室温( 或稍高于室温的温度) 下
R5 + R4
R4
R4 R1 R2 P+ R3
+
N
常见阳离子: R 1
N
R1 R2
N+ R3
N
R2 R3
R
[BF4]常见阴离子: NO3SO42-
[AlCl4]ClBr-
[CF3SO3]CO32-
[PF6]-
离子液体的制备
直接合成法:通过酸碱中和反应或
季胺化反应等一步合成离子液体
离子液体 必须使用两步合成法 成
离子液体(Ionic Liquids)
及其相关介绍
组员:魏志勇、宋鑫、黄晨、 张鹏飞、陆海昕、金文科
1600
Ionic Liquids A Heated Research Field
源自文库
1400
N u m b e r o f P u b lic a tio n s

离子液体的化学和物理性质

离子液体的化学和物理性质

离子液体的化学和物理性质离子液体,又称离子型液体,是一种具有高离子电导率的有机盐类化合物,通常是用离子间吸引力较强的阳离子和阴离子组成的。由于离子液体中离子的空间分布与传统液体不同,离子液体的物理和化学性质也与传统液体有很大不同。

一、离子液体的物理性质

1、粘度较大,呈现黏稠状。

离子液体中阴离子和阳离子间的强吸引力使液体分子之间的作用力加强,因此其粘度较普通液体要大得多,常常呈现黏稠状。

2、热稳定性好,不易挥发。

离子液体的热稳定性强,一般情况下不易挥发。在高温下,离子液体也不容易发生化学反应,因此具有广泛的应用前景。

3、导电性强。

由于离子液体中含有大量的离子组分,其电导率远大于普通液体。在一定温度范围内,离子液体的电导率与液体中离子浓度、温度等因素有关。

二、离子液体的化学性质

1、与传统液体不同的离子分布模式。

离子液体中离子是分散的,通过分子间离子间强作用力维持离子的相对位置,离子分布方式不同于传统液体。

2、与传统液体相比,具有很高的离子化度。

离子液体中,离子浓度相对很高,可以达到50%-80%,这是传统液体无法达到的。

3、离子液体在低温下也能显示出溶解能力。

离子液体具有较强的极性,即使在较低的温度下也能够形成可

溶于水的混合物。

三、离子液体的应用

离子液体在新能源、化学、材料等领域都有广泛的应用。离子

液体作为绿色溶剂,可以替代传统有机溶剂,可以用于稀释、萃取、合成过程中的反应物和催化剂,避免了传统溶剂对环境的污

染和对人体的危害。

此外,离子液体还具有优良的导热和导电性能,可以用于新能

源电池的电解液和催化剂、溶剂等方面的研究和应用。可以想见,随着人们对于环境保护和绿色化的需求越来越高,离子液体的应

关于离子液体相关知识

关于离子液体相关知识

关于离子液体

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(室温离子液体常伴有氢键的存在,定义为室温熔融盐有点勉强)、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。

离子液体产生的背景

上世纪90年代后期绿色化学的兴起,它为人类从源头清除污染解决化学工业对环境的污染,实现经济可持续发展提供了有效的途径。目前在化学工业中大量使用的有毒、易挥发的有机溶剂由始至终都违背着绿色化学的理念。在寻找有机溶剂的替代品时,人们发现离子液体具有高热稳定性、可忽略的蒸气压、宽的液态温度区间、可调控的对极性及非极性物质的良好溶解性,它能够替代传统有机溶剂介质进行化学反应(特别是催化反应),从而实现反应过程的绿色化,因此离子液体的研究得到了迅猛的发展。

(咪哇类离子液体与过渡金属催化剂形成卡宾配合物,以及离子液体稳定纳米粒子的实验证据,为解释离子液体体现出和传统溶剂不同的特性提供了理论依据。)

离子液体的分类?

离子液体的特点

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(VOCs,即volatile organic compounds)环境污染问题;

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1.2.4离子液体的合成

(1)直接合成法

通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产品易纯化。硝基乙胺离子液体可以由乙胺的水溶液与硝酸中和一步合成。

通过季铵化反应也可以一步制备出多种离子液体,如1-丁基-3-甲基咪唑盐[Bmim][CF3SO3],[Bmim]Cl等[11]。

(2)两步合成法

如果直接法难以得到目标离子液体,就必须使用两步合成法。

首先,通过季铵化反应制备出含目标阳离子的卤盐([阳离子]X型离子液体);然后用目标阴离子Y—置换出X—离子或加入Lewis酸MX y来得到目标离子液体。

应特别注意的是,在用目标阴离子Y—交换X—阴离子的过程中,必须尽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。高纯度二元离子液体的合成通常是在离子交换器中利用离子交换树脂通过阴离子交换来制备[12]。另外,直接将Lewis酸MX y与卤盐结合,可制备[阳离子][M n X ny+1]型离子液体,如氯铝酸盐离子液体的制备就是利用这个方法[13]。

(3)微波辅助合成法

一般离子液体均在有机溶剂中加热回流制备,反应时间数小时至数十小时不等。而在微波作用下无需有机溶剂,且反应速度快、产率高,产品纯度好。微波是一种强电磁波,在微波照射下能产生热力学方法得不到的高能态原子、分子和离子,可以迅速增加反应体系中自由基或碳正离子的浓度,从能量角度分析,只要能瞬间提高反应物分子的能量,使体系中活化分子增加,就有可能增加反应速率,缩短反应时间。超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸,提高异相反应速率。但微波功率宜采用中低档功率较合适,若采用微波加水浴的方法效果相对较好些。

(4)超声波辅助合成法

超声波能减小液体中悬浮粒子的尺寸,提高异相反应速率。Welton等[14]采用超声波作为能量源,在密闭体系非溶剂条件下合成离子液体。他们发现卤代物

与甲基咪唑的反应活性不同:I—>Br—>C1—。溴和碘的卤代物在室温下0.5~2h 即可完成反应,收率都高于90%,氯化物反应则需要加热和较长时间的超声波作用。卢泽湘等[15]在分析咪唑类离子液体的制备反应机理和合成实验基础上,采用微波辐射的方法以N-甲基咪唑为原料,合成了氯化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体。

随着离子液体研究的不断深入,除了以咪唑功能化阳离子,功能化阳离子的队伍也在不断壮大,出现了一些新型功能化阳离子。如胍类、吗啉、己内酰胺、嗯唑、吡唑、噻唑以及手性阳离子、氨基酸阳离子等等。

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