离子液体简介全解

实验结论
• 本文所研究的Hg(11)-H2Dz-[Bmiml][pF6]和Cu(11)-DDTC一 [Bmiml][PF6] 离子液体萃取光度法与相应水相光度法相比 较增强因子达50倍,其灵敏度要高出几十倍至近百倍;用离 子液体[Bmiml][PF6]代替了有机溶剂,且用量少(最大用量 300μL)对环境无污染;待测样品取样量少,避免繁琐的前处 理步骤,直接用于分析测试,从取样到测试30min内即可完成; 测试体系稳定性好,精密度和准确度可靠。方法经进一步完 善和开发可考虑用于环境水质和食品等样品中Hg2+与Cu2+ 现场快速检测。
[文献]BonhoteP,DiasA,PapageorgiouN, etal.Hydrophobic, highly conductive ambient temperature molten salts [J] .InorgChem,1996,35:1168.
离子液体的特性
1)没有显著的蒸气压 一方面它不会成为蒸气扩散到大气中去,而造成环境污染, 因此被人们认为是一种“绿色溶剂"; 另一方面,它可以有很宽的液态范围(有的可达约300°C)。 因此,采用液体离子作为反应溶剂,人们可以在更大的温度 范围内研究和控制反应。 2)离子液体中的正负离子可以由有机离子和无机离子共同组 成。具有很好的溶解性，同时,由于它们大多为非质子溶 剂,可以大大减少溶剂化,溶解在其中的化合物可以有很高 的反应活性。
离子液体的物理化学性质—酸性和 配位能力
• 离子液体的酸性和配位能力主要由阴离子 的性质所决定。 • 通过选择阴离子的类型可以得到多种介于 强碱/强配位能力与强酸/非配位能力之间的 介质,而有机合成中用到的多是中性的弱配 位作用的阴离子,如BF4-和PF6-。
离子液体的物理化学性质—极性
• 极性性能直接影响到反应的难易程度 • 如以1-烷基-3-甲基咪唑为阳离子的离子液 体,其极化能力仅相当于短链的醇类,并且随 着烷基链长的增加而减弱,改变阴离子的种 类对极化能力影响不大。
举例说明
• 离子液体萃取光度法测定汞的研究 • 实验方法 • 准确移取一定体积的样品于4mL离心管中,用微量可调移液 器依次加入3mol/L硫酸665μL,双硫腙溶液30μL,加水稀释至 4.oomL并摇匀,离子液体[Bmim][PF6]200μL,振荡萃取10min, 以3000rpm转速离心分离4min,弃去上层清液,用移液器将下 层离子液体相移入微量比色皿中,在500nm处以试剂空白为 参比测定离子液体相中Hg(ll)一H2D2络合物吸光度。 • 以浓度C(ng/mL)对吸光度A进行线性回归,回归方程为 A=0.oo28C+0.0176(r=0.9979), • 检出限为0.3ng/mL • 检出下限为0.99ng/mL
离子液体的物理化学性质—密度
• 离子液体的密度主要由阴阳离子的类型而定,阴离 子对密度的影响更加明显。 • 通常阴离子越大,离子液体的密度越大,而有机阳离 子的体积越大,离子液体的密度越小,阳离子结构的 微小变化都可以使离子液体的密度得到精细的调 整。 • 除了一些吡咯盐和胍盐密度在0.9～0.97 g/cm3范围 内,所有咪唑离子液体的密度都大于1 g/cm3,其他大 部分离子液体的密度都大致在1.1～1.6 g/cm3之间, 这意味着通常在两相应用中它们比水更重。
离子液体的来自百度文库理化学性质—表面张力
• 表面张力的本质是由于界面上分子或质点受力不 均匀而产生的。 • 从总体上说,离子液体在空气中的表面张力数值比 传统溶剂(如正己烷,1.8 Pa· cm)高,但低于水的表面 张力(7.3 Pa· cm)。 • 离子液体的表面张力受结构的影响较大,阴离子相 同时,表面张力随阳离子尺寸增加而增大。对于阳 离子相同的离子液体,一般来说,在相同温度下,离 子液体的表面张力随阴离子尺寸的增大而增大 • 离子液体的表面张力随碳原子数增加,表面张力减 小。
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。
参考文献
[1]田鹏.离子液体的物理化学性质[J].沈阳师范大学学报(自 然科学版),2011,29(2):129-137. [2]李珂,张健飞,孟春丽.工业绿色革命之离子液体[C]. “德凯 杯”第二届全国毛纺行业技术改造研讨会论文集,2014,98105. [3]郑直.离子液体萃取光度法测定汞、铜和铁含量的研究 [D].长春:吉林大学，2011. [4]柯明,周爱国,宋昭峥,蒋庆哲.离子液体的毒性[J].化学进 展,2007,19(5),671-679. [5]BonhoteP,DiasA,PapageorgiouN, etal.Hydrophobic, highly conductive ambient temperature molten salts [J] .InorgChem,1996,35:1168. [6] Rogers R D. Materials science: Reflections on ionic liquids. Nature, 2007, 447: 917—918 [7]张锁江, 刘晓敏, 姚晓倩, 董海峰, 张香平.离子液体的 前沿、进展及应用[J].中国科学, B 辑:化学,2009,39(10), 1134-1144
离子液体的选择
• 3.以光度法测定某种离子含量时,离子液体萃取分 光光度法的灵敏度与同条件下水相光度法灵敏度 相比会有较大提高。光度法的灵敏度可用标准曲 线斜率表示,则离子液体萃取分光光度法与水相光 度法灵敏度之比即为两种方法标准曲线斜率之比 (EF),这一比值可反映出萃取光度法与水相光度法 相比的优势,比值越大,说明应用的萃取方法灵敏度 越高。
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。
• 离子液体萃取光度法测定铜的研究
• 实验方法
• 配制铜浓度分别为0.724、3.571、6.429、14.29、42.56、 71.43ng/mL的标准溶液于离心管中,依次加入lmLEDTA一柠 檬酸铵溶液、lmLpH=8的NH3-NH4Cl缓冲溶液、 500μLDDTC溶液于离心管中,加水稀释至7.00mL,加入离子 液体[Bmim][pF6]225μL,震荡萃取10min,以3000rpm转速离 心4min,离心并弃去上清液,用移液器将离子液体相移入微 量比色皿中,于分光光度计上, 以试剂空白为参比,在波长为 436nm处测定离子液体相中Cu(ll)-DDTC络合物的吸光度。 以浓度C(ng/mL)对吸光度A进行线性回归,得回归方程为 A=0.0071C+0.0462(r=0.9901)。 • 检出限为0.2ng/mL • 检出限为0.2ng/mL
离子液体的阳离子
离子液体的阴离子
• 按照组成离子液体的阴离子不同可将离子液体分为两类: 卤化盐类和非卤化盐类 1.卤化盐类离子液体研究得较早,将固体的卤化盐与AICI3混 合即可得液态的离子液体。卤化盐类离子液体具有离子液 体的许多优点,但对水极其敏感,需要在完全真空或惰性的 气氛下进行处理。 2.非卤化盐类离子液体组成固定,而且大部分对水和空气稳定。 该类阴离子主要包括:BF4-、PF6-、CF3COO-、C3F7COO-、 CF3S03-、C4F9SO3-、(C4F9SO2)N-、(C2F5SO2)N-、SbF6-、 AsF6-、CB11H12-、MeSO4-、C8H17SO4-等
离子液体的选择
• 1.疏水性。室温条件下离子液体必须是非水溶性 的。如果溶解度过高,两相不能形成。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。
• 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。
离子液体的应用
③离子液体在毛细管电泳中的应用较多:离子液体作为毛 细管电泳分离的电解质添加剂,可以减少电渗流,增加迁移 率;离子液体作为毛细管色谱柱的键合相,能减少对样品的 吸附和电渗流,提高分离效率和峰对称性; ④离子液体还可用于毛细管胶束电动色谱,可以使被分析 样品在很短的时间内达到基线分离,灵敏度和重现性都很 好。 5.离子液体已经应用在原子光谱分析的各个领域: 金属离子经离子液体液-液萃取或在线富集后,通过火焰、 石墨炉和蒸汽发生原子吸收光谱法进行测定,可以排除其 它离子的干扰,灵敏度和重现性都很好;利用离子液体对化 学蒸汽的增强效应,可将其应用于原子荧光光谱分析,使金 属从其混合物中快速分离而不发生挥发性金属的损失,方 便地应用于痕量金属分析。
离子液体
ionic liquids
离子液体
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 离子液体简介 离子液体的特性 离子液体的物理化学性质 离子液体的毒性 离子液体的应用 离子液体的选择 离子液体的举例说明 离子液体展望 参考文献
离子液体简介
• 离子液体是由正负离子组成、在室温下呈 液态的有机盐。 • 离子液体因具有不易挥发、导电性强、黏 度大、蒸气压小、性质稳定、可设计性、 对许多物质有良好的溶解性及无污染等优 点被称之为“绿色溶剂”