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1.离子液体的定义 离子液体( ionic liquids)又称为室温离子液体( room temperature ionic liquid) 、室温熔融盐( room temperature molten salts) 、有机离子液体等[1],是指仅由离子组成在室温或低温下为液体的盐。
离子液体中阴阳离子间的静电引力较弱,因而具有较小的晶格能,在室温或室温附近呈液态[2 ]早在1914年就发现了第一个离子液体硝基乙胺,但其后此领域的研究进展缓慢,直到1992年,Wikes领导的研究小组合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1 - 乙基- 3 - 甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体( [ emim ]BF4 )后,离子液体的研究才得以迅速发展,随后开发出了一系列的离子液体体系。
与传统的有机溶剂和电解质相比,离子液体具有一系列突出优点: (1)几乎没有蒸气压、不挥发、无色、无味; (2)有较大的稳定温度范围,较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,并且其酸度可调至超酸。
[3]. 室温离子液体(Room temperature ionic liquid ,RTIL)是由有机阳离子, 如: 哌啶, 咪唑等; 无机阴离子, 如: BF-, PF-等构成的在室温或室温附近呈液体的盐类化合物[6] 2.离子液体的分类 目前已合成的离子液体中,最常见的阳离子有N - 烷基吡啶(如[N - BuPy] - N - 丁基吡啶) 和N ,N- 二烷基咪唑阳离子(如[ emim] - 1 - 乙基- 3 - 甲基咪唑) ,烷基季铵离子[ NRxH4 - x ] 和烷基季膦离子[ PRxH4 - x ] , 阴离子则多用BF4- 、PF6-, CF3SO-3 、( CF3SO2 ) N- 、C3F7COO- 、C4F9SO3- 、CF3COO- 、(CF3SO2 ) 3C- 、( C2F3SO2 ) 3C- 、( C2F5SO2 )2N- 、SbF6 、AsF6- 、CB11H12- (及其取代物) 、NO3- 等。
[4] 离子液体的合成方法 3.1复分解反应法 以离子液体[ emim]BF4 (熔点为12 ℃) 为例, 采用如下方法: [ emim]C1 AgBF4 →AgCl [ emim]BF4 经过改进,采用不用Ag 盐的方法以降低离子液体的生产成本: [ emim]Cl NH4BF4 →NH4Cl [ emim]BF4 3.2 酸碱综合法以离子液体[ emim] PF6 (熔点为58 ℃) 的合成为例: [ emim]C1 HPF6 (aq) → [ emim]PF6 HCl 4.离子液体的应用 4.1分离过程中的应用 传统的液- 液分离过程中经常使用有机溶剂- 水两相体系,要去除有毒、易燃且具有挥发性的有机相,使安全措施投入增高,有机残留物带来的环境污染问题也限制了它的进一步应用。
离子液体对有机物、无机物的溶解度高,蒸气压低,与许多有机溶剂不混溶,它已成为新型的液- 液萃取剂。
[7]室温下离子液体具有稳定性高、液体范围宽、蒸汽压极低、可重复使用等特殊性能而成为传统有机溶剂的替代物。
[8] Visser等人合成了含异喹啉类阳离子的离子液体,实验结果表明,由于比咪唑有更强的芳香性和疏水性,它们在芳香族化合物的萃取分离方面有很好的应用前景[9]。
邓友全等人[10 ]将离子液体应用到了固- 固分离领域中,在多种1, 32二烷基咪唑室温离子液体中,考察了牛磺酸的溶解性能,利用对牛磺酸溶解度较大的氯化12甲基232丁基咪唑离子液体为浸取剂,在较温和条件下实现了硫酸钠和牛磺酸固体混合物的分离,提纯了牛磺酸, 4.2在电化学中的作用 由于离子液体完全是由离子构成的,是电化学工作者良好的研究对象,可应用于电解、电镀、电池、光电池等领域。
4.3在化学反应中的应用 以离子液体作为化学反应的介质,为化学反应提供了不同于传统分子溶剂的环境,有可能通过改变反应机理而使催化剂活性、稳定性更好,转化率、选择性更高。
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