离子液体的热物理性质研究进展第一期
离子液体的热力学和介电性质研究
离子液体的热力学和介电性质研究离子液体是指在常温常压下呈液态的离子化合物，相对于传统溶剂来说，离子液体具有一系列优良性质，如高稳定性、低挥发、低燃点、可重复使用等，因此离子液体有着广泛的应用前景。
其中，离子液体的热力学和介电性质是研究离子液体重要的方向之一。
热力学性质是指离子液体在温度、压强等条件下的稳定性和热力学行为。
离子液体的热力学性质与离子之间的相互作用有关，因此热力学性质的研究有助于深入理解离子液体的结构和相互作用规律。
热力学性质的研究可以通过测定离子液体的热力学参数来实现，如热容、热导率、热膨胀系数等。
热容是指单位质量离子液体在温度变化下吸收或释放的热量，热导率则是指单位时间内，单位厚度离子液体所传导的热量。
热膨胀系数则是指单位压强下，单位体积离子液体在温度变化下的体积变化率。
通过对这些热力学参数的测量，可以了解离子液体在温度变化下的热力学特性。
此外，离子液体的相变热也是热力学研究的重点之一，相变热与离子液体的结构和相互作用密切相关。
介电性质是指离子液体的电导率、介电常数、介电损耗等电学性质。
离子液体的电学性质与其内部离子和晶格结构密切相关，因此介电性质的研究有助于深入了解离子液体的结构和电学行为。
离子液体的电导率是指离子在电场作用下的移动速度，电导率与离子液体的离子浓度、电荷量和温度等有关。
介电常数是指离子液体在电场作用下储能的能力，介电常数与离子液体内部晶格结构和离子浓度等因素有关。
介电损耗则是指离子液体在电场作用下的能量损失，介电损耗与离子液体的分子内部动态和弛豫行为密切相关。
通过测定离子液体的这些电学性质，可以深入了解其结构和电学特性，并应用于能量存储、电化学传感器等领域。
总之，离子液体的热力学和介电性质研究有助于深入了解离子液体的结构和相互作用规律，为其应用提供了理论和实验基础。
随着相关技术的不断发展，离子液体在能源、化学、制药等领域应用的范围将会逐步扩大，因此对其热力学和介电性质的研究还有很大的发展空间和应用前景。
离子液体研究进展_闫华
1 离子液体的发展历史
最早的离子液体合成报道是在 1914 年，当时 Walden 等人 合成了硝酸乙基铵，其熔点为 12℃ ，由于合成该离子液体的原 料为乙基胺 与 浓 缩 的 硝 酸，使 的 合 成 出 的 离 子 液 体 极 具 爆 炸 性，因此在当时并没有引起广泛的关注。
1951 年，Hurley 等人［4］ 开发了液体氯铝酸盐离 子 液 体 体 系，这种无色透明的离子液体的是以 N － 2 － 甲基吡啶和 AlC13 为原料制备合成的，并且该课题组利用该离子液体进行 Al2 O3 的电沉积实验。氯铝酸盐离子液体体系成为了第一代离子液 体。
离子液体具有无味、不支持燃烧、蒸汽压小且很难挥发、容 易实现回收来循环使用等优越性能，其在工业化生产中几乎不 会产生对大气造 成 污 染 的 有 害 气 体，可 极 大 避 免 环 境 污 染、设 备腐蚀、人员安全等问题，是传 统 有 机 溶 剂 的 良 好 替 代 品［3］。 与传统常规溶剂相比，由于其化学构成全部是有机阳离子和无 机阴离子组 成，在 热 稳 定 性 及 导 电 性 方 面 具 有 独 特 的 自 身 优 势； 某些离子液体显酸性或超强酸性质且酸强度可调，在催化 化学反应时可根据不同的反应类型设计合成出特定的催化剂 体系，是新型催化剂的筛选方向； 有些离子液体容易回收来实 现循环使用，在生 产 中 可 避 免 产 生 大 量 废 弃 物，因 此 从 某 种 程 度上说，离子液体也是名副其实的环境友好的绿色溶剂。
离子液体是一种 极 性 强、配 位 能 力 低 的 化 合 物，对 很 多 有 机化合物有 显 著 的 选 择 性，提 取 分 离 后 可 以 将 提 取 剂 循 环 使 用，因此在提取分离有机物领域有着广泛的应用； 由于它与传 统有机溶剂不互 溶，但 却 对 大 量 有 机 化 合 物、无 机 化 合 物 和 部 分高分子材料具有选择性的溶解力，因此离子液体作为溶解提 纯的溶剂非常适合。
室温离子液体研究进展
收稿日期:2008208204作者简介:张 鹏(1967-),男,山东泗水人,辽宁大学高级实验师,硕士研究生・第26卷 第4期2008年10月沈阳师范大学学报(自然科学版)Journal of S henyang Norm al U niversity (N atural Science )V ol 126,N o.4Oct.2008文章编号:1673-5862(2008)04-0469-04室温离子液体研究进展张 鹏1,王朕威2,吴抒遥1,房大维1,戴 云2(1.辽宁大学化学学院,辽宁沈阳 110036; 2.云南民族大学化学与生物技术学院,云南昆明 650031)摘 要:室温离子液体作为一类环境友好的绿色溶剂正受到越来越广泛的关注,其众多的优良性质在许多领域有着诱人的应用前景・对室温离子液体的组成,性质,合成方法及应用的研究进展进行介绍・关 键 词:室温离子液体;性质;合成;应用中图分类号:O 611.62 文献标识码:A离子化合物在室温下通常都是固体,强大的离子键使正,负离子在晶格上只能做振动,不能转动,平动・若把正,负离子做得很大且又极不对称,由于空间阻碍,强大的静电力也无法使正,负离子在微观上做密堆积・在室温下,正,负离子不仅可以振动,甚至可以转动,平动,使晶格遭到彻底破坏,在室温下呈液态,通常被称作“室温离子液体”・室温离子液体以其无可测蒸气压、可循环使用、无环境污染等优点,成为一种传统溶剂的理想替代品,越来越引起人们的重视・1 室温离子液体的组成典型的离子液体由有机阳离子和无机阴离子组合而成・图1为4类常见的离子液体阳离子,其中图1 常见的4类离子液体阳离子R 1,R 2,R 都可调变・2 离子液体的合成方法离子液体的合成大体上有2种方法,直接合成法和两步合成法・直接合成法 通过酸碱中和反应或季胺化反应一步合成离子液体,操作经济简便,没有副产物,产物易纯化・如硝基乙胺离子液体就是由乙胺的水溶液与硝酸中和反应制备[7]・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・首先通过季胺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MXY 来得到目标离子液体・在第二步反应中可以使用金属盐M Y (常用的是Ag Y 或N H 4Y ),产生AgX 沉淀或N H 3、HX 气体而容易除去;也可加入强质子酸HY ,反应要求在低温搅拌条件下进行,然后多次水洗至中性,用有机溶剂提取离子液体,最后真空除去有机溶剂得到纯净的离子液体・另外,也可以直接将Lewis 酸(MXY )与卤盐结合,如氯铝酸盐离子液体[8]的制备就是利用这个方法・3 离子液体的应用3.1 分离过程的应用离子液体能溶解许多无机物,有机物和聚合物而同大量有机溶剂不混溶,其本身非常适合作为新的液-液提取的介质・例如:离子液体从生物燃料AB E 的发酵液中回收丁醇[9]・采用[BM IM ][PF 6]离子液体在175℃下处理油页岩提取石油,萃取率比采用己烷提高10倍[10]・利用对牛磺酸溶解度较大的[BM IM ][Cl ]离子液体作为浸取剂,分离收率高达97%[11]・另外,由于离子液体的高导电率,可作为电解质添加剂用于毛细管电泳分离[12]・离子液体也可作为气相色谱固定相[13]・3.2 在电化学中的应用离子液体因宽阔的电化学电位窗,良好的离子导电性在电沉积,电池等领域有广泛的应用前景・在离子液体[EM IM ]Cl 2AlCl 3中沉积出Al 2Mn 合金,在离子液体[BM IM ]Cl 2AlCl 3中沉积得到Al 2Fe 合金[14],此外,稀土金属和半导体金属均可在离子液体中电沉积得到某些优异的结构・锂离子电池一直被认为是由吸引力的绿色能源而被广泛应用,实验表明,离子液体[DMFP ][BF 4]([DMFP ]+:1,2-二甲基-4-氟吡唑阳离子)的热稳定性温度在300℃,可在一个宽的温度范围内和锂稳定共存,而且[DMFP ][BF 4]/LiBF 4的电化学窗口大于4V ,以它为电解质的LiMn 2O 4/Li 电池显示了较高的充放电循环效率(大于96%)[15]・3.3 在化学反应中的应用离子液体在化学反应中的应用作为化学反应的溶剂・首先,离子液体可能改变反应机理使催化剂活性・稳定性更好,转化率、选择性更高;离子液体种类多,选择余地大;将催化剂溶于离子液体中与离子液体一起循环利用,催化剂兼有均相催化效率高,多相催化易分离的优点;产物的分离可用倾析、萃取、蒸馏等方法,因离子液体无蒸气压,液相温度范围宽,使分离易于进行・1)Heck 反应 Okubo 等[16]以Pd Ⅱ/SiO 2为催化剂,研究了在离子液体[BM IM ][PF 6]中进行的Heck 反应,得到了非常高的转化率,且产物易分离,催化剂可以重复使用,反应中不需加入膦作为配体试剂,从而降低了反应成本,也消除了使用膦带来的毒性及其对产物的污染・2)Friedel 2Crafts 反应 离子液体中的傅克烷基化有很多优点,在HCl 等协调下离子液体可以表现为超酸性质,反应条件温和,反应速度快,反应的选择性明显提高,产物容易分离,更重要的是分离过程中没有AlCl 3等废料产生,在这里酸性的离子液体既是溶剂又是催化剂,而且离子液体还可以负载在固体载体上,显示出了非常好的催化效果[17]・Song 等[18]研究了离子液体中Sc (O Tf )3催化的烯烃与芳烃的烷基化反应,在传统有机溶剂中,此反应不能进行,而在[BM IM ][PF 6]中室温下反应12h ,收率为96%,转化率达到99%,催化剂固定在离子液体中可以重复使用・3)Deiels 2Alder 反应 环戊二烯与顺丁烯二酸甲酯在室温离子液体[BM IM ][O Tf ]中反应[19],20℃,18h ,产率98%,内向型产物与外向型产物之比为412∶1・在室温离子液体[BM IM ][BF 4][20][BM IM ][PF 6][21]中进行的Deiels 2Alder 反应,也有相似的结果・与常规的Deiels 2Alder 反应相比较,产率明显增加,内向型产物的产率也明显增加・呋喃与丙烯酸甲酯的Diels 2Alder 反应,在[BM IM ][BF 4]离子液中进行,内向型与外向型产物之比为213/1,产率为67%,而在非离子液环境中进行的反应,内向型与外向型产物之比为1/2,产率为55%[20]・4)氢化反应 de Souza 等[22]在[BM IM ][BF 4]中研究了Rh 催化的环己烯氢化・Chauvin 等[23]用含弱配位阴离子(PF 6-,BF 4-,SbF 6-等)的离子液体溶解阳离子复合物[Rh (nbd )(PPh 3)2]PF 6(nbd 为降074沈阳师范大学学报(自然科学版) 第26卷冰片二烯),形成离子催化剂溶液,然后在其中研究了1-戊烯的氢化反应(见下式),反应速率比在普通溶剂中快几倍,而且所用的离子催化剂溶液能被重复使用・5)氧化反应 在离子液[BM IM ][Cl ]中,室温下醇可被高碘化合物氧化为醛或酮,产率80%～99%[24,25]・在DMAP 2OsO4催化作用下(DMAP 为4-二甲胺基吡啶),在离子液[BM IM ][PF 6]中,NMO (N -甲基吗啉N -氧化物)可将烯氧化为邻二醇,离子液和催化剂反复使用4次,仍有90%以上的产率[26]・在离子液[BM IM ][PF 6]或[BM IM ][BF 4]中,OsO4及NMO 、过氧化氢等共氧化物可将烯氧化为邻二醇[27]・6)聚合反应 Vijayaraghavan 等[28]以一种新型的Br ênsted 酸双草酸根硼酸(HBOB )为引发剂,研究了苯乙烯在DCM 和离子液体[Pl4[Tf2N ](N -甲基-N -丁基吡咯三氟甲基磺酰胺酸盐)中的阳离子聚合(如下式所示)・结果发现,与传统的有机溶剂DCM 相比,在[Pl4][Tf2N ]中的聚合得到的聚合物分子量较小,分子量分布较窄・离子液体和引发剂的混合物可以回收利用・Mastrorilli 等[29]以Rh (Ⅰ)作催化剂,三乙胺作助催化剂,分别研究了苯基乙炔在[BM IM ][BF 4]和[BPy ][BF 4](N -丁基吡啶四氟硼酸盐)中的聚合(如下图所示)・结果表明,在两种离子液体中的聚合反应产率都非常高,得到的聚合物分子量达到55000～200000,催化剂可以回收利用,且活性无明显降低・4 结 语离子液体的众多优良特性引起了世界范围内的关注,国内外多个研究机构都在从事离子液体的研究,而且已经取得了许多突破性的进展,但是仍有许多问题亟待解决甚至制约了离子液体研究的发展,其中离子液体成本过高是最大的障碍之一,因此将离子液体生产工业化是解决这一问题的最好方法,离子液体生产工业化将极大地推动离子液体研究的进步,工业化本身也将产生巨大的经济效益・参考文献:[1]QUARMB YI C ,MAN TZ R A ,G OLDENBER G L.Studies in Buffered Chloroaluminate Ionic Liquids[J ].Metal Anal Chem ,1994,66:355823561.[2]UARMB Y I C ,OSTER Y OUN G R tent Acidity in Buffered Chloroalu Minate Ionic Liquids[J ].Am Chem S oc ,1994,116:264922650.[3]WASSERCHEID 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prospect of biotechnology in the future are predicted.K ey w ords:RTIL;property;synthesis;application。
离子液体在传热及相变储热中的应用研究进展
离子液体在传热及相变储热中的应用研究进展白立光;朱吉钦;陈标华;李成岳;费维扬【摘要】离子液体具有与传统的传热、储热材料相当,甚至更加优越的性质,如蒸气压低,储热密度高,物理和化学稳定性好,热传导性好,熔点低和可设计性等.因此,离子液体在太阳能集热、建筑节能、电力谷峰调控、低品位余热存储、吸附式热泵等领域具有良好的应用潜力.综述了离子液体在传热和储热中的应用研究进展,包括作为热传导液用于太阳能集热,作为吸附介质应用于制冷(制热),以及作为相变储热材料等.最后,指出离子液体的一些性质,如腐蚀性、毒性和长期稳定性等,也是离子液体在储热和传热应用中需要考察的问题.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2010(061)012【总页数】7页(P3037-3043)【关键词】离子液体;热传导液;吸附制冷;相变储热材料【作者】白立光;朱吉钦;陈标华;李成岳;费维扬【作者单位】北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京,100029;北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京,100029;北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京,100029;北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室,北京,100029;清华大学化学工程系,化学工程联合国家重点实验室,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TQ028.8Abstract：Comparing with the traditional thermal storage and heat transfer materials,ionic liquids have an equal or better performance,such as low vapor pressure,high heat storage density,high physical and chemical stability,high thermal conductivity,low melting point,designable and so on.Therefore,the ionic liquids are ofgreat potential for the application in solar energy collection,building energy conservation,electric power control,low-grade waste heat storage,adsorption heat pump and other areas.This paper summarized the application of ionic liquids in heat transfer and heat storage,including heat transfer fluids in the solar collectors as the absorption medium in cooling(heating),as well as the phase change materials in heat storage.In addition,this article also pointed out that some properties,such as corrosive,toxic,etc.will be focused when these ionic liquids used in the process of thermal storage and heat transfer. Key words：ionic liquids;heat transfer fluids;absorption refrigeration;phase change materials传热、储热技术是提高能源利用效率和保护环境的重要手段,可用于解决热能供给与需求失配的矛盾,在太阳能利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景。
离子液体及其研究进展
正离子部分是有机阳离子，如：１－丁基－３－甲基咪唑［ｂｍｉｍ］＋，１－乙基－３－甲基咪唑［ｅｍｉｍ］＋，体积比无机离子大，因此有较低的熔点［３］。
阳离子中电荷越分散，分子的对称性越低，生成化合物的熔点越低。
阴离子的大小对熔点有较大的影响。
大的阴离子，与阳离子的作用力小，晶体中的晶格能小。
因此，易生成熔点低的化合物。
２．２ 溶解性离子液体的分子结构还影响它们对化合物的溶解性能。
例如，［ｂｍｉｍ］＋ＢＦ－４是亲水的，而［ｂｍｉｍ］＋ＰＦ－６是疏水的，与水不互溶。
选择性地溶解催化剂但与反应物和产物不溶的离子液体是很有价值的，因为这样，产物的分离简单，可节省能源。
有机化合物在一些离子液体中也有一定的溶解度。
Ｂｏｎｈｏｔｅ等［３］研究了有机溶剂在离子液体［ｅｍｉｍ］＋ＣＦ３ＳＯ－３中的溶解性。
二氯甲烷、四氢呋喃可与其互溶，而甲苯、二氧六环是不溶的。
Ｗａｆｆｅｎｓｅｈｍｉｄｔ等［４］的研究结果表明，调节阳离子中烷基链的长短可改变溶解度。
如卜辛烯在（ＭｅＥｔ３Ｎ）＋（Ｐ－ＭｅＰｈ－ＳＯ３）－溶，但溶解在［Ｍｅ（ｎ－Ｃ６Ｈ１１）３Ｎ］＋（Ｐ－ＭｅＰｈＳＯ３）－中。
２．３ 热稳定性［５］离子液体的热稳定性分别受杂原子－碳原子之间作用力和杂原子－氢键之间作用力的限制，因此与组成的阳离子和阴离子的结构和性质密切相关。
例如在氧化铝上测定的多种咪唑盐离子液体的起始热分解温度大多在４００℃左右，同时也与阴阳离子的组成有很大关系。
当阴离子相同时，咪唑盐阳离子２位上被烷基取代时，离子液体的起始热分解温度明显提高；而３位氮上的取代基为线型烷基时较稳定。
相应的阴离子部分稳定性顺序为：ＰＦ６＞Ｂｅｔｉ＞Ｉｍ≈ＢＦ４＞Ｍｅ≈ＡｓＦ６≥Ｉ、Ｂｒ、Ｃｌ。
同时，离子液体的水含量也对其热稳定性略有影响。
２．４ 密度离子液体的密度与阴离子和阳离子有离子液体及其研究进展吴清文 天津工业大学材料化工学院 ３００１６０前言离子液体是由一种含氮杂环的有机阳离子和一种无机阴离子组成的盐，在室温或室温附近温度下呈液态，又称为室温离子液体、室温熔融盐、有机离子液体等。
离子液体研究进展
7-.281-41 ’. #-+’-, ’- /01 (12/+-3 )’+-/, ’. 9:7: ,#2/, 离子液体 ［ 6343］ () ［ 6343］ &;, ［ 6343］ <)()8 ［ 6343］ (=, >;, ［ 6343］ (=, (;; 熔点 $% *# ,* # ?9 ? !8
［(］ 中， 用活性炭处理， 最后真空除去有机溶剂得到产物离子液体。最近，#$%同阳离子的四氟硼酸盐离子液体。另外， 通过季铵化反应也可以一步制备出多种离子液
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化学通报
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离子液体研究进展
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摘
要
离子液体作为一类新型的环境友好的 “绿色溶剂” ， 具有很多独特的性质， 在很多领域有着 离子液体 合成方法 溶剂 液)液提取 电化学研究
诱人的应用前景。本文对离子液体的合成、 结构、 性能及应用等方面的研究进展进行了综述。 关键词
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离子液体的性质及研究进展
2019•01技术应用与研究当代化工研究Chenmical I ntermediate丄‘上离子液体的性质及研究进展*王昊迪(清华附中秦汉学校山西712000)搞要：离子液体作为一种新型绿色化学反应介质，具有熔点低，难挥发，宽电化学窗口，结构可调等特性，其性质和用途与结构紧密联 系，能够在特定情况下，替代常见的传统溶剂•本文主要介绍了离子液体的理化性质及其主要的应用方向。
关键词：离子液体；绿色化学；液态中图分类号：T 文献标识码：AProperties and Research Progress of Ionic LiquidsWang Haodi(Tsinghua A ffilia te d Q in and Han M iddle School,Shanxi,712000)Abstract'. As a new green chemical reaction medium, ionic liquid has the characteristics o f l ow melting point, difficult volatilization, wide electrochemical w indow and a djustable s tructure. Its p roperties and a pplications are closely related t o its structure and c an replace common traditional solvents under specific circumstances. This p aper mainly introduces the p hysical and chemical p roperties o f i onic liquids and their main application directions.Key words-, ionic liquid-, green chemistry\ liquid刖自在科技迅速发展的今天，化工的脚步不再止于速度，人 们更加注重的是效率和环境友好的双重满足。
离子液体的前沿、进展及应用
参考内容
离子液体，作为一种新型的绿色溶剂，具有独特的物理化学性质，如高稳定 性、低蒸气压、良好的溶解性和可调的离子环境等。近年来，离子液体的应用研 究取得了显著的进展，涉及到化学反应工程、电化学能源储存与转化等多个领域。 本次演示将介绍离子液体应用研究的重要性和意义，阐述研究离子液体应用的主 要方法，并探讨近年来离子液体应用研究的进展和未来发展趋势。
2、离子液体在新能源领域的应用研究：进一步探索离子液体在太阳能、风 能、燃料电池等新能源领域的应用，提高能源的转化效率和稳定性。
3、离子液体在环保和可持续发展领域的研究：深入探究离子液体在环保、 资源回收利用等方面的应用，为实现可持续发展提供有效解决方案。
4、离子液体在生物医学领域的应用研究：探索离子液体在药物传递、生物 成像、癌症治疗等方面的应用，为生物医学领域提供新的研究思路和治疗手段。
三、离子液体的应用
离子液体因其独特的性质，在许多领域具有广泛的应用。以下是离子液体的 一些主要应用：
1、化学反应ຫໍສະໝຸດ 离子液体在化学反应中作为溶剂和催化剂，可以提高反应速率和选择性。例 如，在某些有机合成反应中，使用磷酸类离子液体作为催化剂可以提高产物的纯 度和收率。
2、分离技术
离子液体在分离技术中作为萃取剂和分离剂，可以有效地分离和纯化各种物 质。例如，季铵类离子液体在生物样品分离中表现出良好的萃取性能和选择性。
二、离子液体的性质
离子液体的性质主要由其组成的离子决定。下面从酸、碱和盐的角度介绍离 子液体的性质。
1、酸的性质
离子液体中的酸性主要是由其组成的酸性离子决定的。这些离子的种类和数 量会影响其酸性和氧化性。例如，磷酸类离子液体具有较高的酸性和氧化性，因 此在一些化学反应中可作为催化剂使用。