离子液体概述及其应用要点

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离子液体综述

离子液体综述

离子液体综述离子液体是一种新型的绿色溶剂,具有独特的物理和化学性质。

本文将详细介绍离子液体的定义和性质、合成和分离、在化学反应和材料科学中的应用以及在生物医学中的用途,同时探讨离子液体的环保和安全问题以及研究现状和前景。

1.离子液体的定义和性质离子液体是指全部由离子组成的液体,通常由有机阳离子和无机阴离子组成。

离子液体具有以下主要性质:(1)低蒸气压:离子液体在常温下不易挥发,蒸气压很低,因此可以作为绿色溶剂使用。

(2)良好的热稳定性:离子液体具有很高的热稳定性,可以在高温下使用。

(3)良好的电化学窗口:离子液体具有很宽的电化学窗口,可以作为电解质的良好溶剂。

(4)液体范围宽:离子液体的熔点较低,可以在很宽的温度范围内保持液态。

2.离子液体的合成和分离离子液体的合成主要通过化学反应和电化学合成两种方法实现。

化学反应法是通过酸碱反应或复分解反应等合成离子液体。

电化学合成法是在电解池中通电电解来制备离子液体。

对于离子液体的分离,通常采用物理分离方法,如过滤、萃取和蒸馏等。

由于离子液体的特殊性质,需要使用特殊设备进行分离和纯化。

3.离子液体在化学反应中的应用离子液体在化学反应中具有广泛的应用,主要作为催化剂、反应介质和萃取剂等。

(1)催化剂:离子液体可以作为催化剂用于许多化学反应,如烷基化反应、酯化反应和聚合反应等。

离子液体能够改变反应动力学,提高反应速率和选择性。

(2)反应介质:离子液体可以作为反应介质,使得反应在均相中进行,提高反应效率和产物的纯度。

(3)萃取剂:离子液体可以作为萃取剂用于萃取金属离子和有机物,具有高效、环保等优点。

4.离子液体在材料科学中的应用离子液体在材料科学中也有广泛的应用,主要涉及高分子材料、陶瓷材料、晶体材料等领域。

(1)高分子材料:离子液体可以作为聚合反应的介质和引发剂,制备高性能的高分子材料。

(2)陶瓷材料:离子液体可以作为溶质,制备高性能的陶瓷材料,改变材料的微观结构和性能。

离子液体的性质及其应用研究

离子液体的性质及其应用研究

离子液体的性质及其应用研究一、离子液体的概述离子液体是指在室温下呈液态的盐,其由离子对组成。

离子液体因其独特的化学结构和物理性质,在化学、材料科学、生物科学、环境科学等领域有着广泛的应用。

离子液体类似于分子液体,但其具有可调控的性质,如熔点、粘度、溶解度等,同时也具有多种特殊性能,例如高电导率、热稳定性、化学惰性等。

二、离子液体的性质1. 物理性质离子液体具有极低的蒸汽压和表面张力,与普通的分子液体相比,离子液体的表面张力要低很多,这也是离子液体用作表面活性剂的原因之一。

此外,离子液体的熔点和沸点都非常低,某些离子液体的熔点比水还低,这使得它们可以在室温下呈液态。

2. 化学性质离子液体由离子对组成,它们之间的作用力非常强,常规的化学反应在离子液体中无法进行。

因此,离子液体具有较高的化学惰性,具有良好的化学稳定性,能够承受高温、高压和强酸等恶劣的化学环境,这也是离子液体在化学领域中得到广泛应用的原因之一。

3. 生物学性质离子液体具有低毒性、无臭味和不挥发等生物学性质,这使得它们能够广泛用于生物医学领域,例如制备支持膜、生物催化剂等。

三、离子液体的应用研究1. 催化剂离子液体具有高的电化学稳定性和催化活性,因此,离子液体已经成为最常用的催化剂之一。

常见的离子液体催化剂有离子液体催化剂、离子液体支持催化剂等,例如提高生物质转化效率和降低催化剂的使用量等。

2. 分离技术离子液体的低挥发性和高热稳定性使得它们成为分离技术中的优秀溶剂。

例如,离子液体可以用于萃取、液液分配等分离技术中,也能够用于金属离子和有机物分离等。

3. 储能技术离子液体作为电解质在电化学能量存储中具有潜在应用。

由于其化学和电化学稳定性,离子液体可以作为电容器、电池、超级电容器和燃料电池等。

4. 光电子器件利用离子液体的宽电化学窗口、低蒸汽压和高稳定性,制备高效、稳定和有望在太阳能电池、发光二极管和液晶显示屏等中应用的光电子器件。

5. 加工技术离子液体的独特性质使其成为一种非常有前途的加工液体,例如制备高品质的电极,利用金属离子离子液体制备高硬度的金属材料等。

离子液体在化学分析中的应用

离子液体在化学分析中的应用

离子液体在化学分析中的应用近年来,随着科技的快速发展和各种新材料的出现,离子液体这种新型液体材料逐渐被广泛应用于各个领域,并取得了令人瞩目的成就。

其中,在化学分析领域中,离子液体也发挥了极为重要的作用。

一、离子液体的介绍离子液体是一种新型液体材料,它通常是由离子型液体阳离子和阴离子按照一定比例组成的混合物,具有很强的热稳定性和化学稳定性,同时还具有较低的蒸汽压和高的离子电导率。

这些优良的物化性能使离子液体能够在许多领域得到广泛应用。

二、离子液体在化学分析中的应用1. 离子液体对化合物的电化学行为的影响离子液体本质上就是一种溶剂,所以在化学分析中,其溶剂性质是非常重要的一个方面。

离子液体对于某些特定分子和化合物的电化学行为具有明显的影响。

比如,在电分析化学中,离子液体可以作为电解质溶液中的替代品,而且此时离子液体对化合物的氧化还原反应具有显著的促进作用,这可以大大提高化合物的电催化活性,从而有效的提高了化合物的检测灵敏度。

此外,离子液体还可以改变物质的基态性质,如改变光谱、核磁共振等性质,从而更容易进行精确分析。

2. 离子液体的萃取性质离子液体是一种独特的绿色溶剂,具有非常好的萃取性质。

在化学分析中,它可以广泛应用于有机物和无机物的萃取和分离。

此外,离子液体还能够对水样中的有机污染物进行有效的分离和去除,对环境绿色化的推进起到了积极的作用。

3. 离子液体在色谱分析中的应用离子液体同样可以作为色谱分析溶剂,其优异的溶解性和萃取性能使其成为一种非常适合进行气相、液相和超临界液相色谱分析的液相载体。

离子液体还可以与其他有机溶剂混合使用,从而能够最大限度的保证样品的分离效果。

4. 离子液体在原子吸收光谱分析中的应用离子液体还可以应用于原子吸收光谱分析中,通过离子液体自身的吸收特性,可以有效的消除样品对光谱分析的干扰。

通过离子液体对于样品中某些元素的选择性提高,可以提高分析的灵敏度和准确度。

与传统的有机溶剂相比,离子液体对于分析结果的干扰更小,提高了分析数据的可靠性。

(整理)离子液体概述及其应用

(整理)离子液体概述及其应用

离子液体概述及其应用前言:离子液体是仅由阴阳两种离子组成的有机液体,也称之为低温下的熔盐。

离子液体具有低蒸汽压,良好的离子导电导热性,液体状态温度范围广和可设计性等优点。

离子液体所具备的这些其他液体无法比拟的性质,给大部分传统化工反应提供了新的思路,特别是在绿色化学设计中的应用。

本文首先阐述了离子液体的基础知识,而后着重讨论了离子液体在催化及有机合成领域,摩擦领域,生物医药领域中的应用。

主题:一 离子液体概述1.1离子液体的发展及性质20世纪时“离子液体”(IL )仅仅是表示熔融盐或溶盐的一个术语,比如高温盐。

现在,术语IL 大部分广泛的用在表示在液态或接近室温条件下存在的熔盐。

早在1914年,Walden [1]合成出乙基硝酸铵,熔点为12℃,但当时这一发现并未引起关注。

20世纪40年代,Hurley 等人报道了第一个氯铝酸盐离子液体系AlCl3-[EPy]Br 。

此后对这一氯铝酸盐离子液体系进行了不断的扩充,包括各种基团修饰,如N-烷基吡啶,1,3-二烷基咪唑等,另外研究了此类离子液体系在电化学,有机合成以及催化领域的应用并有很好的效果[2]。

但是由于此类离子液体共同的缺点就是遇水反应生成腐蚀性的HCl ,对水和空气敏感,从而限制了他们的应用。

所以直到1992年,Wilkes [3]领导的小组合成了一系列由咪唑阳离子与-4BF ,-6PF 阴离子构成的对水和空气都很稳定的离子液体。

此后在全世界范围内形成了研究离子液体的热潮。

这是由于ILs 存在很多优异而特殊的性质。

(1)液体状态温度范围广,300℃;(2)蒸汽压低,不易挥发;(3)对有机物,无机物都有很好的溶解性,是许多化学反应能够在均相中完成;(4)密度大,与许多溶剂不溶,当用另一溶剂萃取产物时,通过重力作用,可实现溶剂与产物的分离;(5)较大的可调控性;(6)作为电解质具有较大的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性。

这些特殊的物理化学性质可以产生许多新应用,同时也会提高现有的科技水平。

离子液体在化学反应中的应用

离子液体在化学反应中的应用

离子液体在化学反应中的应用第一章离子液体的基本概念离子液体是指在室温下液态存在下,其由离子对(如四氟化氢钾三水合物离子对[K(H2O)3F])或簇(如甲基三异丙基氫鎓离子和叔丁基氧化铵离子)组合而成的体系。

与传统的有机溶剂相比,离子液体具有优异的物化性能,如极低的蒸气压、高的热稳定性、化学惰性、良好的电化学性质等。

因此,离子液体已经成为近年来化学界研究热点之一。

第二章离子液体在有机合成中的应用离子液体具有良好的溶解性、高度组合性、广泛的化学空间等特点,因此已经在有机合成中得到了广泛的应用。

合成N-脸基嘧啶:在一项研究中,离子液体1-甲基-3-丁基咪唑氯铝酸盐([Hmim]Cl/AlCl3)作为催化剂,将苯乙酸和邻-苯二胺反应,成功合成出了N-脸基嘧啶。

研究结果表明,离子液体的存在极大地促进了该反应的进行,为其提供了一条值得考虑的新途径。

合成诺贝尔反应物:离子液体1-甲基-3-丁基咪唑氯铝酸盐([Hmim]Cl/AlCl3)与(2,6-二甲基吡啶)三(氯铝酸盐) ((Dmp)3(AlCl3))共同作为催化剂,将三溴苯与苯乙烯反应,成功合成出了诺贝尔反应物。

研究表明,离子液体在诺贝尔反应中可以替代传统的芳香硫酸盐和路易斯酸,具有更好的反应活性和选择性。

第三章离子液体在多相催化反应中的应用离子液体作为新型的溶剂体系,在液相-液相和液相-固相催化反应中已经得到了广泛的应用。

离子液体能够对催化剂的结构、组成、电荷等进行调控,从而实现对反应过程的精细控制。

氢化反应:在一项研究中,研究人员将离子液体([Omim][BF4])和Pd/γ-Al2O3催化剂进行了组合,用于芳基酮的催化氢化反应。

结果表明,离子液体的存在降低了反应的激活能,提高了反应速率,同时还减少了催化剂的负载量。

研究表明,离子液体作为新型的溶剂体系,可以有效地优化多相催化反应过程。

合成谷氨酸酐:离子液体可用作多相催化反应的良好介质,具有广泛的应用前景。

离子液体在化工生产中的应用

离子液体在化工生产中的应用

离子液体在化工生产中的应用随着科学技术的不断进步和发展,离子液体在化工领域中的应用越来越广泛。

由于其独特的物理性质和化学性质,离子液体已经被广泛地应用于化学反应、分离、催化等方面。

本文将从离子液体在生产过程中的应用角度入手,探讨离子液体的应用前景及发展趋势。

一、离子液体的基本概念离子液体是指由离子组成的液体,由于离子量级比较小,离子之间的静电相互作用比较弱,因此离子液体的物理性质和化学性质就和普通液体有很大的不同。

离子液体的物理性质主要表现在:高热稳定性、较低的蒸汽压、较大的电化学窗口、相对的不挥发性和高密度等。

离子液体的化学性质主要表现在:良好的溶解能力、良好的热化学稳定性、不挥发性,比较低的毒性和良好的生物相容性等。

二、1.作为独特有机溶剂由于其优秀的理化性质和化学性质,离子液体在化工生产中得到了广泛应用,其中之一便是作为独特有机溶剂的应用。

传统的有机溶剂中,存在许多存在一些问题,如对人体健康和环境安全的危害、易挥发等,而离子液体因其化学性质比较稳定和物理性质比较独特,具有较高的溶解能力,因而在有机反应和催化反应中应用广泛。

2.作为传统化学反应的催化剂离子液体在化学反应中具有较好的稳定性和重现性,作为传统化学反应的催化剂,在有机合成、无机合成、纳米材料制备等领域中得到了广泛应用。

例如,在金属催化的化学反应中,离子液体可以作为方法的反应介质,并且可以与某些配合物自由相互作用,形成具有高效甚至特异的催化活性的触媒。

3.作为气体吸附材料离子液体具有极高的气体吸附能力,可以与各种小分子气体产生化学反应,因此可以作为气体吸附材料广泛使用。

例如,对于大气中的氨气体,离子液体可以与之发生化学反应,并能够储存在离子液体固体表面上,在对净化空气和水中的氨的催化反应中,可以发挥重要的作用。

三、离子液体应用的前景离子液体因其多重注意的性质,具有广阔的应用前景。

特别是在生物医学领域,离子液体已经受到人们的广泛关注和重视。

离子液体资料

离子液体资料

离子液体离子液体,又称离子溶液或离子液质,是一种特殊的熔融盐,通常指在室温下即能流动的液态物质。

它由离子组成,因此在物理和化学性质上与传统液体有所不同。

离子液体最早被发现于20世纪30年代,最初应用于电解质溶液,在近年来逐渐被广泛研究和应用于多个领域。

起源与发展离子液体最早由保罗·沙诺姆于1932年发现,当时他合成了一种含有氯金酸氢盐的物质,并且发现其在室温下为液态。

由于具有低蒸气压、热稳定性好、高导电性等独特性质,离子液体开始被广泛研究和应用。

特性1.低蒸汽压:离子液体通常具有极低的蒸汽压,这使得它们在高温下不易挥发,有利于在反应过程中稳定性的维持。

2.高热稳定性:离子液体的热稳定性较高,能够耐受较高的温度,使得其在高温反应中有很好的应用前景。

3.高离子导电性:由于离子液体中的离子浓度较高,因此其电导率也相对较高,具有优异的离子传导性能。

4.可调性:离子液体的离子种类和比例可以通过化学设计来实现调节,因此具有较高的可调性。

应用领域离子液体由于其独特的性质,在多个领域都有广泛的应用。

1.化学催化:离子液体常被用作催化反应的溶剂或载体,可以提高催化剂的效率和选择性。

2.能源领域:离子液体在锂离子电池、超级电容器等领域有重要应用,提高了能源设备的性能和循环寿命。

3.药物传递:离子液体可以作为药物传递系统的载体,提高药物的生物利用度和稳定性。

4.分离技术:离子液体也被用于气体和液体的分离提纯技术中,具有高效、环保等优点。

发展趋势随着对可再生能源和绿色化学的重视,离子液体的应用前景将更加广阔。

未来,离子液体的设计和合成将更加精准,应用领域将进一步扩展,为各行各业带来更多便利和创新。

综上所述,离子液体作为一种新型的液态物质,由于其独特的性质和广泛的应用前景,将在未来得到更多的研究和开发,为科学研究和产业发展带来新的机遇和挑战。

离子液体百科全书

离子液体百科全书

离子液体百科全书标题:离子液体百科全书一、引言离子液体,作为一种新型的绿色溶剂,近年来在化学、材料科学、生物技术、能源科学等领域引起了广泛的关注。

它们的独特性质,如极低的挥发性、宽的电化学窗口、高的热稳定性和良好的溶解能力,使其在众多科研和工业应用中展现出巨大的潜力。

本文将作为一部离子液体的百科全书,逐步解析离子液体的基本概念、结构特性、制备方法、应用领域以及未来发展趋势。

二、基本概念离子液体,又称室温离子液体或熔盐,是一种在室温或接近室温下呈液态的盐。

其主要由阳离子和阴离子组成,其中阳离子通常为有机阳离子,如咪唑、吡啶、季铵等,而阴离子则多为无机或有机酸根离子,如卤素、硫酸氢根、羧酸根等。

三、结构特性离子液体的特殊性质主要源于其独特的结构特性。

首先,由于其由阴阳离子构成,离子液体具有高的电导率和离子迁移率。

其次,由于其阳离子通常是大的有机分子,使得离子液体具有较低的蒸气压和极低的挥发性。

此外,离子液体的结构可设计性强,通过改变阳离子和阴离子的种类和大小,可以调节离子液体的物理化学性质,以适应不同的应用需求。

四、制备方法离子液体的制备方法主要包括直接合成法和离子交换法。

直接合成法是将含有目标阳离子和阴离子的化合物在适当的条件下反应,生成目标离子液体。

离子交换法则是先制备出一种离子液体,然后通过离子交换反应,将其中的部分离子替换为所需的离子,得到目标离子液体。

五、应用领域1. 化学反应介质:由于离子液体具有宽的电化学窗口、高的热稳定性和良好的溶解能力,被广泛用作化学反应的介质,特别是在电化学反应、催化反应和生物质转化等领域。

2. 环境友好溶剂:由于离子液体的极低挥发性和生物降解性,被视为替代传统有机溶剂的理想选择,用于各种萃取、分离和纯化过程。

3. 能源存储与转换:离子液体在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等能源设备中有着重要应用,可以提高电解质的电导率和稳定性,增强设备的性能。

4. 生物技术和药物输送:离子液体因其对生物大分子(如蛋白质、DNA)的良好溶解性和稳定性,被用于生物样品的处理和分析,以及药物的配方和输送。

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离子液体概述及其应用 前言:离子液体是仅由阴阳两种离子组成的有机液体,也称之为低温下的熔盐。

离子液体具有低蒸汽压,良好的离子导电导热性,液体状态温度范围广和可设计性等优点。

离子液体所具备的这些其他液体无法比拟的性质,给大部分传统化工反应提供了新的思路,特别是在绿色化学设计中的应用。

本文首先阐述了离子液体的基础知识,而后着重讨论了离子液体在催化及有机合成领域,摩擦领域,生物医药领域中的应用。

主题:一 离子液体概述1.1离子液体的发展及性质20世纪时“离子液体”(IL )仅仅是表示熔融盐或溶盐的一个术语,比如高温盐。

现在,术语IL 大部分广泛的用在表示在液态或接近室温条件下存在的熔盐。

早在1914年,Walden [1]合成出乙基硝酸铵,熔点为12℃,但当时这一发现并未引起关注。

20世纪40年代,Hurley 等人报道了第一个氯铝酸盐离子液体系AlCl3-[EPy]Br 。

此后对这一氯铝酸盐离子液体系进行了不断的扩充,包括各种基团修饰,如N-烷基吡啶,1,3-二烷基咪唑等,另外研究了此类离子液体系在电化学,有机合成以及催化领域的应用并有很好的效果[2]。

但是由于此类离子液体共同的缺点就是遇水反应生成腐蚀性的HCl ,对水和空气敏感,从而限制了他们的应用。

所以直到1992年,Wilkes [3]领导的小组合成了一系列由咪唑阳离子与-4BF ,-6PF 阴离子构成的对水和空气都很稳定的离子液体。

此后在全世界范围内形成了研究离子液体的热潮。

这是由于ILs 存在很多优异而特殊的性质。

(1)液体状态温度范围广,300℃;(2)蒸汽压低,不易挥发;(3)对有机物,无机物都有很好的溶解性,是许多化学反应能够在均相中完成;(4)密度大,与许多溶剂不溶,当用另一溶剂萃取产物时,通过重力作用,可实现溶剂与产物的分离;(5)较大的可调控性;(6)作为电解质具有较大的电化学窗口,良好的导电性,热稳定性。

这些特殊的物理化学性质可以产生许多新应用,同时也会提高现有的科技水平。

到目前为止,已经合成并报道了大量的ILs ,图1显示了典型的阳离子结构,阴离子结构和侧基链[4]。

我们可以通过选择合适的离子组成从而实现ILs 物理化学性质的设计。

比如说咪唑阳离子(1-丁基-3-甲基咪唑阳离子)和-4BF 或-4AlCl 组合,生成的离子液体是亲水性的,而同样的阳离子和-6PF 或-2NTf 产生的是强憎水性的离子液体。

目前研究较多的是咪唑阳离子和吡啶阳离子与含氟阴离子构成的离子液体。

1.2离子液体的表面张力离子液体的表面张力比一般有机溶剂高,但比水的表面张力低,这样使用离子液体就可以加速相分离的过程。

由于离子液体蒸汽压很低,因此通过测定表面张力的方法来测定液体的粘附力及判断离子间的相互作用类型(隔离或定位)。

通常,离子液体具有吸湿性和粘性,有时价格也比较贵,所以用来测定离子液体表面张力的方法最好确保有一种可控气氛从而长时间达到平衡且使离子液体用量少。

因此最常用来测定表面张力的方法有杜若依环(DNR),悬滴法(PD),毛细管上升法(CR)。

影响离子液体的表面张力测定的因素有温度,水或者其他杂质,以及离子液体的自身结构特性。

由于离子液体中离子间的静电引力和范德华力作用,使得离子液体的表面张力在有限的温度范围内随温度的升高而降低,对于大多数离子液体,温度升高20K表面张力降低1到2mN m-1。

水含量对表面张力的影响有一个极限值,当表面张力小于这个极限值时,水含量对表面张力测定无影响;当表面张力大于这个极限值时,表面张力随水含量的升高而升高,见图2。

阳离子对液体的表面张力有一定影响,随着烷基链的增长以及末端功能化基团都会使其与极性基团结合更紧密,从而不易从表面分离,使表面张力降低[5]。

Fig. 2 The results are as a result of water content二离子液体的应用2.1 离子液体在催化和有机化学中的应用由于离子液体具有许多特殊性质和表现,特别是不易挥发的性质引起了很多化学家的兴趣,正是由于这个性质使得大多数的离子液体成为非挥发,不易燃溶剂,这要比传统挥发且易燃的有机溶剂更具有安全性,且有利于环境保护。

因此离子液体被认为与超临界CO2和双水相一起构成三大绿色溶剂。

目前为止有报道称,一些有机反应,比如碳循环合成,adol反应和交联反应均在离子液体中重新进行了尝试[6],证明了离子液体较普通的有机溶剂可以明显的提高反应产率。

由于离子液体蒸汽压极低,液态温度范围宽,使分离易于进行。

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和多相催化易分离的优点。

2.2 离子液体在摩擦中的应用离子液体具有一些特殊性质,可以忽略的蒸汽压,非燃性,高的热稳定性,低熔点和高导电能力,这些特性也正是优良的润滑剂所应具备的优点。

因此离子液体在摩擦领域中具有很重要的作用。

在2001年,离子液体首次作为高性能润滑剂应用在摩擦领域[7]。

咪唑类离子液体的分解温度一般在350℃以上,有时甚至到480℃,而且离子液体在低温(-50℃甚至-100℃)仍具有流动性,如此宽的液体温度范围使得离子液体在很宽的温度内都具有良好的减摩抗磨作用。

离子液体与其他合成润滑油最显著不同的是离子液体的高极性(图3),从而使得离子液体能够在摩擦副表面形成高效吸附膜和发生摩擦化学反应。

如果向离子液体中添加一些添加剂,其摩擦学性能将更加优异。

Priest发现添加1%的磷酸甲苯可以通过协同作用[8]使离子液体在高温下很快的形成摩擦膜。

离子液体自身就包含抗磨和抗极压的润滑活性元素(N,P,B,F),添加剂的作用是阻止离子液体被氧化和腐蚀摩擦副。

传统的润滑油很难应用于特殊条件下的润滑摩擦,而设计的功能化离子液体可以达到这种目的。

Fig. 3 shows polarized charge distribution in a single imidazolium molecule离子液体的熔点和粘度是润滑油的两大重要因素,并且都取决于它们的分子结构,阳离子类型,阴离子以及烃基链的类型和长度[9]。

在减摩抗磨方面最理想的阳离子是1-烷基-3-甲基咪唑类离子液体。

摩擦系数随烷基链的增长而降低,这是由于粘度的增加和长的烷基链可以阻止摩擦副间的直接接触。

疏水性离子(如BF4-和PF6-)在潮湿环境易引起钢的腐蚀,PF6-降解后水解产生HF。

相反的,其他的疏水性阴离子腐蚀性较小,摩擦学性能也较好。

如果离子液体具有相同阴离子和阳离子上取代的烃基链,其粘度按咪唑啉型<吡啶型<吡咯烷鎓盐的顺序增加。

对于不同的阴离子类型,粘度按Tf2N-<FAP-< BETI-< BF4-<PF6-<Cl-<Br-的顺序增加。

由于离子液体高度对称近乎球形阴离子结构,它经常具有高粘性。

离子体积更大,更疏水(BF4-和PF6-),或者通过全氟化引入更多的构象灵活性(Tf2N-,FAP-,BETI-),这样都能减弱离子对间相互作用从而降低粘性[10]。

在常见的阳离子离子液体中,最低和最高粘度指数的离子液体都是与Tf2N-结合。

了解离子液体粘度与结构的关系有助于我们设计合适的离子液体来满足特殊工况。

通过研究离子液体分子结构与其摩擦学性能之间的关系,我们可以得到以下结论:比较理想的阴离子应该是疏水的从而提高减摩抗磨能力和热氧化稳定性。

咪唑类阳离子上长的烷基基团可以提高摩擦性能,但是另一方面也会导致热氧化稳定性降低。

离子液体的抗磨能力可以通过加入添加剂得到提高,其中氨基酸盐的效果最好。

添加剂中的羧基可以很强的吸附在表面,从而形成保护膜。

N-苯基添加剂比N-乙酰基添加剂的抗磨性能要好,可能是因为苯基与咪唑环间有芳香作用[11](图4)。

Fig. 4 Proposed structure of boundary film provided by the additive and imidazolium-derived ionic liquids.离子液体可以以润滑油,添加剂以及薄膜三种方式表现它的优良的摩擦学性能。

其中,分子级的室温离子液体薄膜在中等压力下仍保持良好的润滑性能,在剪切过程中并未出现静摩擦和粘滑运动从而制止了摩擦副可能的磨损[12]。

究其原因,可能是离子液体电荷以及其不规则的粒子形状。

由于离子液体具有可设计性,我们需要发展新型润滑剂,比如说无卤素的阴离子润滑剂,减少对环境的污染。

由于阳离子比阴离子更加灵活,多重官能团修饰的复杂阳离子同样也是我们应该致力于进行研究的。

2.3 离子液体对纤维素的溶解纤维素是世界上最丰富的可再生能源,可以从原始生物原料中提取纤维素,但是由于纤维素是由D-葡萄糖以β-1 ,4 糖苷键组成的链状高分子化合物[13](图5),纤维素中存在大量氢键,所以它的晶体结构非常牢固,这也是纤维素在一般条件下很难溶解于常见溶剂的主要原因。

传统溶解纤维素方法,包括铜氨液和磺酸盐,通常比较繁琐或者成本高,需要特殊溶剂,通常是具有高的离子强度和在相对苛刻条件进行。

1934年首次发现在离子液体中可以溶解纤维素,但是由于当时尚未建立离子液体概念,而被认为不存在实际应用。

直到后来,Rogers和他的研究组进行了大量研究,无论精制或原始的纤维素均可以溶解在亲水性的离子液体中。

利用离子液体溶解纤维素,践行了绿色化学的两条原则:利用环境友好的溶剂和生物可再生原料。

用于溶解纤维素的室温离子液体主要是N-甲基咪唑阳离子(BMIM和AMIM),阴离子主要包括Cl-、HCO2-、CH3SO4-和Me2C6H3SO3-等[13] ,其分子结构如图6所示,研究发现从纤维素提取和纤维素溶解来说包含有甲基硫酸盐,氢硫酸盐和甲磺酸酯阴离子的离子液体是最高效的[14]。

双烷基咪唑氯化物离子液体中高浓度和高活性的Cl-有效地破坏了纤维素中的氢键体系,使纤维素溶解于离子液体。

另一方面,离子液体可以利用水化的羟基和自身电荷提供电子给体受体配合物从而破坏纤维素的氢键体系[15]。

微波加热可以加速溶解过程,若向离子液体中加入水,乙醇或者丙酮,纤维素又可以很容易的再生。

通过改变再生过程,可以制得一系列不同形貌的纤维素,同时纤维素的结晶度也可以调节,从无定形到晶体[16]。

然后,离子液体通过蒸发,离子交换,蒸馏,反渗透,盐析等方法就可以被重复利用。

Fig. 5 the structure of celluloseFig.6 The structure of room temperature ionic liquid for dissoluting and separating lignocellulose总结:离子液体是一种新型绿色溶剂,并具有很多优异特性,使其在化学化工领域具有意想不到的作用和效能。

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