离子液体的电化学

离子液体的阴离子
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. [AlCl4][PF6][BF4]Triflate [TfO] CF3SO2Nonaflate [NfO] CF3(CF2)3SO2Bis(triflyl)amide [Tf2N] (CF3SO2)2NTrifluoroacetate [TA] CF3CO2HeptafluoroΒιβλιοθήκη Baiduutanoate [HB] CF3(CF2)3CO2-
离子液体的电化学 Electrochemical Aspects of Ionic Liquids
高炳亮
内容
• 离子液体概论 • 离子液体的电化学
什么是离子液体
• 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.
离子液体的发展历史
• 1914年 有关离子液体的最早文献Ethyl ammonium nitrate • 1951年 第一代离子液体N-ethylpyridinium bromide- aluminium chloride melt • 1982年 稳定性及导电性优异的离子液体1,3dialkylimidazolium salts • 1992年 厌水型离子液体的出现1-ethyl-3methylimidazolium tetrafluoroborate
盐的熔点
离子液体的阳离子
1. 铵Ammonium 2. 硫Sulfonium 3. 磷Phosphonium 4. 锂Lithium 5. 醯亚氨Imidazolium 6. 吡啶Pyridinium 7. 吡咯烷鎓Pyrrolidinium 8. Thiazolium 9. Triazolium 10. Oxazolium 11. Pyrazolium
离子液体的电化学
• 电化学窗口 • 离子导电率 • 金属的电沉积
电化学窗口
电化学窗口
电导率
• 离子液体的电导率通 常在1-20mS/cm的范围 内。
• 只有极少数能达到 100mS/cm以上 • 离子液体的电导率与 粘度通常符合Walden 方程：Λη = constant。
金属的电沉积
氯化铝离子液体体系
密度和粘度
• 离子液体的密度通常 在1.1-2.4 g/cm3的范围 内 • 一般而言，离子液体 的粘度较普通电解质 的大 • 通常处于10cP到500cP • 离子液体的密度对温 度不敏感，温度升高， 的范围内（室温下， 密度通常略有减小 水的粘度为0.89cP）
• 很多离子液体的粘度 对温度很敏感
金属的电沉积
在氯化铝基的离子液体 中
• 第一主簇的金属是不 能电解还原出的 • 第二主簇的金属可以 以合金的形式得到
• 钛、铬、铌等金属也 只能以合金的形式获 得。
金属的电沉积
非氯化铝基离子液体
一些不能在氯化铝基 离子液体中得到的金 属可以再非氯化铝基 离子液体中电沉积得 到 例如铯、镁、钽、硅 等
离子液体的应用
离子液体的物理化学
• • • • 热分解温度 熔点 密度 粘度
热分解温度
• 离子液体的热分解 温度
• 图中的离子液体的 阳离子是1-alkyl-3methylimidazolium （[RMIM]+)
熔点
• 增大阳离子或阴离子的尺寸，可降低离子液体的熔点 • 下表中[Na]+的离子半径为1.2Å, [EMIM]+的离子半径为 5.4Å. • 碳链越长，熔点越低
有机离子液体的基本特征
• 由离子组成-高离子密度，高离子导电率 • 有机离子-种类繁多，可对离子结构进行设计，并可 形成无限种组合 • 无味、不燃，其蒸汽压极低，因此可用在高真空体 系中，同时可减少因挥发而产生的环境污染问题； • 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； • 可操作温度范围宽（－40～300摄氏度），具有良 好的热稳定性和化学稳定性，易与其他物质分离， 可以循环利用； • 表现出 Lewis、Franklin 酸的酸性，且酸强度可调
金属的电沉积
金属电沉积
金属钽在离子液体中的电沉积，电解质为[BMP]Tf2N，钽 离子源为 TaF5，温度200oC