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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
两步合成法：直接法难以得到目标离子液体， 必须使用两步合成法
新型合成方法：微波及超声辅助合成
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
AlCl4- 等体积较大的阴离子
离子液体的特点
* 蒸汽压非常小，不易挥发，不易燃，不易爆，毒性小 * 熔点低，液态范围宽，化学和热稳定性好 * 溶解性很好，能溶解许多有机物 * 导电性好，电化学窗口宽 * 价格便宜，容易制备且后处理简单能循环使用 * 具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大
离子液体的制备
在传感器方面的应用
瑞士一公司利用离子液体吸水后电导增加的原 理，开发了一种空气湿度传感器，这种基于离子 液体为敏感单元的湿度传感器与已有的基于聚合 物膜为敏感单元的湿度传感器相比，具有更快的 响应时间和更强的抗干扰能力。
在毛细管电泳方面的应用
毛细管电泳作为很好的电化学分离手段广泛用于 金属离子、药物、蛋白质等的分离和检测，但由 于其硅管壁带负电荷，能够吸附正离子和生物大 分子的正电荷部分，严重影响了其分离效果。将 离子液体通过共价键键合在毛细管表面，通过静 电排斥作用减少吸附量，减少电渗流，还可以使 毛细管的电渗流逆向、迁移速度随pH值的减少而 增加，分离效率和重现性都很好。
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。
日前，中科院上海应用物理研究所研究员徐洪 杰、吴国忠联合小组合作，经过两年多在日本 （KEK）、北京（BSRF）和合肥（NSRL）同步 辐射光源的尝试，成功利用同步辐射的X射线 精细结构分析（XAFS）方法对室温下离子液体 的原子内部精细结构进行了测定。
研究组选择由ZnCl2（氯化锌）和氯化胆碱 （一种常规的鸡饲料添加剂）构成的系列离子 液体，利用XAFS方法对锌元素的K边进行测定， 得到了离子液体内部锌原子局域环境的详细信 息，由此提出了不同ZnCl2含量下离子液体的 分子排列结构；并首次提出在离子液体中 ZnCl2能以Cl-Zn-Cl离子对的形式存在，表明 了同步辐射在离子液体结构研究中的重要性。 相关研究结果近日发表于国际物理化学权威杂
无机盐和离子液体的熔点
Salt
m.p. (oC)
NaCl
803
KCl
772
K2CO3
891
AlCl3
192
NaCl-KCl
658
(50:50)
AlCl3- NaCl-
94
KCl (60:26:14)
Ionic liquid m.p. (oC)
[BMIm]Cl
65
[BMIm][BF4]
-76
[BMIm][PF6]
在电化学电容器方面的应用
电化学电容器不依赖化学反应，而是利用电极/电 解质界面的双电层快速充放电原理，用比表面高的 多孔电极能贮存较多的电能，它主要用浸渍导电聚 合物的各种类型的碳材料和金属氧化物作F/g电极 材料，用水溶液、非水溶液和固体聚合物作电介质。 非水溶液在电容器中的使用是广为人知的，它能得 到宽的电化学窗口，从而增加电容器的能量密度。 以中性的离子液体作电介质的双层电容器已见报道， 离表子 面液 的体 碳采材用料E，M电IC压/A大lC于l3中3V性，溶电液容，值电1.极7F选(或用1高.3/比g)， 能量密度约1.8Wh/kg。
-8
[BMIm][CF3CO2]
-14
离子液体的组成
离子液体主要是由有机阳离和无机阴离子构成 阳离子：烷基季铵离子［NRxH4-x］、烷基季磷离子 ［PRxH4-x］、1，3-烷基取代的咪唑离子［R1R3Im]+
和N-基取代的吡啶离子［Rpy］ 阴离子：主要是BF4-、PF6-、NO3-、CF3SO3-、HSO4-、
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
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。
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。
在电镀/电沉积方面的应用
对电沉积而言, 离子液体兼备了高温熔盐和水 溶液的优点: 具有较宽的电化学窗口, 在室温下 即可得到在高温熔盐中电沉积才能得到的金属和 合金, 但没有高温熔盐那样的强腐蚀性;同时, 在 离子液体中还可电沉积得到大多数能在水溶液中 得到的金属, 但没有副反应, 因而得到的金属质 量更好。研究人员已对铜、锌、铁、镉、金、银 钯等金属和半导体元素的沉积进行了研究。
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。
2 非A1C13 型：对水、大气稳定且组成固定。 随着人们对离子液体研究的不断深入，离子液 体，品种已达到几百种。
3 新型离子液体：由含氮的有机杂环阳离子和 无机阴离子组成。与有机溶剂相比，具有很多 突出的优点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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
两步合成法：直接法难以得到目标离子液体， 必须使用两步合成法
新型合成方法：微波及超声辅助合成
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
AlCl4- 等体积较大的阴离子
离子液体的特点
* 蒸汽压非常小，不易挥发，不易燃，不易爆，毒性小 * 熔点低，液态范围宽，化学和热稳定性好 * 溶解性很好，能溶解许多有机物 * 导电性好，电化学窗口宽 * 价格便宜，容易制备且后处理简单能循环使用 * 具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大
离子液体的制备
在传感器方面的应用
瑞士一公司利用离子液体吸水后电导增加的原 理，开发了一种空气湿度传感器，这种基于离子 液体为敏感单元的湿度传感器与已有的基于聚合 物膜为敏感单元的湿度传感器相比，具有更快的 响应时间和更强的抗干扰能力。
在毛细管电泳方面的应用
毛细管电泳作为很好的电化学分离手段广泛用于 金属离子、药物、蛋白质等的分离和检测，但由 于其硅管壁带负电荷，能够吸附正离子和生物大 分子的正电荷部分，严重影响了其分离效果。将 离子液体通过共价键键合在毛细管表面，通过静 电排斥作用减少吸附量，减少电渗流，还可以使 毛细管的电渗流逆向、迁移速度随pH值的减少而 增加，分离效率和重现性都很好。
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。
日前，中科院上海应用物理研究所研究员徐洪 杰、吴国忠联合小组合作，经过两年多在日本 （KEK）、北京（BSRF）和合肥（NSRL）同步 辐射光源的尝试，成功利用同步辐射的X射线 精细结构分析（XAFS）方法对室温下离子液体 的原子内部精细结构进行了测定。
研究组选择由ZnCl2（氯化锌）和氯化胆碱 （一种常规的鸡饲料添加剂）构成的系列离子 液体，利用XAFS方法对锌元素的K边进行测定， 得到了离子液体内部锌原子局域环境的详细信 息，由此提出了不同ZnCl2含量下离子液体的 分子排列结构；并首次提出在离子液体中 ZnCl2能以Cl-Zn-Cl离子对的形式存在，表明 了同步辐射在离子液体结构研究中的重要性。 相关研究结果近日发表于国际物理化学权威杂
无机盐和离子液体的熔点
Salt
m.p. (oC)
NaCl
803
KCl
772
K2CO3
891
AlCl3
192
NaCl-KCl
658
(50:50)
AlCl3- NaCl-
94
KCl (60:26:14)
Ionic liquid m.p. (oC)
[BMIm]Cl
65
[BMIm][BF4]
-76
[BMIm][PF6]
在电化学电容器方面的应用
电化学电容器不依赖化学反应，而是利用电极/电 解质界面的双电层快速充放电原理，用比表面高的 多孔电极能贮存较多的电能，它主要用浸渍导电聚 合物的各种类型的碳材料和金属氧化物作F/g电极 材料，用水溶液、非水溶液和固体聚合物作电介质。 非水溶液在电容器中的使用是广为人知的，它能得 到宽的电化学窗口，从而增加电容器的能量密度。 以中性的离子液体作电介质的双层电容器已见报道， 离表子 面液 的体 碳采材用料E，M电IC压/A大lC于l3中3V性，溶电液容，值电1.极7F选(或用1高.3/比g)， 能量密度约1.8Wh/kg。
-8
[BMIm][CF3CO2]
-14
离子液体的组成
离子液体主要是由有机阳离和无机阴离子构成 阳离子：烷基季铵离子［NRxH4-x］、烷基季磷离子 ［PRxH4-x］、1，3-烷基取代的咪唑离子［R1R3Im]+
和N-基取代的吡啶离子［Rpy］ 阴离子：主要是BF4-、PF6-、NO3-、CF3SO3-、HSO4-、
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
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。
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。
在电镀/电沉积方面的应用
对电沉积而言, 离子液体兼备了高温熔盐和水 溶液的优点: 具有较宽的电化学窗口, 在室温下 即可得到在高温熔盐中电沉积才能得到的金属和 合金, 但没有高温熔盐那样的强腐蚀性;同时, 在 离子液体中还可电沉积得到大多数能在水溶液中 得到的金属, 但没有副反应, 因而得到的金属质 量更好。研究人员已对铜、锌、铁、镉、金、银 钯等金属和半导体元素的沉积进行了研究。
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。
2 非A1C13 型：对水、大气稳定且组成固定。 随着人们对离子液体研究的不断深入，离子液 体，品种已达到几百种。
3 新型离子液体：由含氮的有机杂环阳离子和 无机阴离子组成。与有机溶剂相比，具有很多 突出的优点。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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